KR20230116766A

KR20230116766A - Material handling robot with multiple semi-independent arms

Info

Publication number: KR20230116766A
Application number: KR1020237004027A
Authority: KR
Inventors: 마틴 호섹
Original assignee: 퍼시몬 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2023-08-04
Also published as: WO2022010964A1; JP2023535881A; US20220009083A1

Abstract

구동 유닛; 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체(arm assembly)를 포함하는 장치. 상기 아암 조립체는 상기 구동 유닛의 제1 구동 샤프트에 연결된 상부 아암; 상기 상부 아암의 제1 단부에 연결된 제1 세트의 포어아암들; 상기 상부 아암의 제2 단부에 연결되며, 상기 제1 세트와는 상이한 개수의 포어아암들을 가지는 제2 세트의 포어 아암들; 및 상기 포어아암들에 연결된 각개의 엔드 이펙터(end effector);를 포함한다. drive unit; and an arm assembly coupled to the drive unit. The arm assembly includes an upper arm connected to the first drive shaft of the drive unit; a first set of forearms coupled to a first end of the upper arm; a second set of forearms connected to the second end of the upper arm and having a different number of forearms than the first set; and individual end effectors connected to the forearms.

Description

Material handling robot with multiple semi-independent arms

예시적이고 비제한적인 일반적으로 다수의 반독립형 아암들(semi-independent arms)을 사용하는 반도체 처리 시스템에서 반도체 웨이퍼와 같은 페이로드를 조작하고 이송하기 위한 재료 핸들링 로봇(material-handling robot)에 관한 것이다. An exemplary, non-limiting generally related material-handling robot for manipulating and transferring a payload, such as a semiconductor wafer, in a semiconductor processing system using multiple semi-independent arms. .

다음의 미국 특허들: 9,149,936호; 10,224,232호; 10,363,665호; 10,543,596호; 10,580,682호; 10,596,710호는 다양한 로봇 아암들과 기판 처리 및 이송 장치를 개시하며, 이 특허들은 그 전체가 여기에 참조로 통합된다. 예를 들어, 동축 구동 샤프트들을 가지는 것과 같은 로봇 구동장치는 하나 이상의 상부 아암들을 구동시킬 수 있으며, 이는 하나 이상의 포어아암들(forearms)을 구동시킬 수 있다. 하나 이상의 엔드 이펙터들(end effectors)은 각각의 포어아암의 단부에 부착될 수 있으며, 여기에서 엔드 이펙터들은 예를 들어 반도체 웨이퍼 또는 평평한 유리 패널과 같은 하나 이상의 기판들을 그 위에 지지할 수 있다. 로봇은 예를 들어 기판 처리 챔버들, 로드 록들(load locks) 및/또는 저장 카세트들 사이에서 기판들을 이동시키도록 구성될 수 있다. The following US patents: 9,149,936; 10,224,232; 10,363,665; 10,543,596; 10,580,682; 10,596,710 discloses various robot arms and substrate handling and transfer apparatus, which patents are incorporated herein by reference in their entirety. For example, a robot drive, such as one with coaxial drive shafts, may drive one or more upper arms, which may drive one or more forearms. One or more end effectors may be attached to the end of each forearm, where the end effectors may support one or more substrates thereon, such as, for example, semiconductor wafers or flat glass panels. The robot may be configured to move substrates between substrate processing chambers, load locks and/or storage cassettes, for example.

다음의 요약은 단지 예일 뿐이다. 요약은 청구항들의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. The following summary is only an example. The abstract is not intended to limit the scope of the claims.

일 양태에 따르면, 구동 유닛 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체(arm assembly)를 포함하는 장치가 제공되며, 여기에서 상기 아암 조립체는: 상기 구동 유닛의 제1 구동 샤프트에 연결된 상부 아암; 상기 상부 아암의 제1 단부에 연결된 제1 세트의 포어아암들(forearms); 상기 상부 아암의 제2 단부에 연결되며, 상기 제1 세트와는 상이한 개수의 포어아암들을 가지는 제2 세트의 포어 아암들; 및 상기 포어아암들에 연결된 각개의 엔드 이펙터(end effector);를 포함한다. According to one aspect, an apparatus is provided comprising a drive unit and an arm assembly connected to the drive unit, wherein the arm assembly comprises: an upper arm connected to a first drive shaft of the drive unit; a first set of forarms coupled to a first end of the upper arm; a second set of forearms connected to the second end of the upper arm and having a different number of forearms than the first set; and individual end effectors connected to the forearms.

다른 양태에 따르면, 방법이 제공되며, 상기 방법은: 제1 세트의 포어아암들을 상부 아암의 제1 단부에 연결하는 단계; 제2 세트의 포어아암들을 상기 상부 아암의 반대쪽 제2 단부에 연결하는 단계로서, 상기 제1 세트의 포어아암들은 상기 제2 세트의 포어아암들과는 상이한 개수의 포어아암들을 가지는, 단계; 각개의 엔드 이펙터들을 상기 포어아암들에 연결하는 단계로서, 상기 엔드 이펙터들은 홀수 개인, 단계;를 포함하며, 상기 제2 세트의 포어아암들은, 상기 제2 세트의 포어아암들 상의 제1 엔드 이펙터가 상기 제1 세트의 포어아암들의 제2 및 제3 엔드 이펙터들 사이로 이동하게 구성되고, 상기 제1 엔드 이펙터가 상기 제1 엔드 이펙터와 상기 제1 포어아암의 부분 사이로 이동하게 구성되도록, 브리지 구조(bridge structure)를 포함하는 제1 포어아암을 포함한다. According to another aspect, a method is provided, comprising: connecting a first set of forearms to a first end of an upper arm; connecting a second set of forearms to an opposite second end of the upper arm, the first set of forearms having a different number of forearms than the second set of forearms; and connecting respective end effectors to the forarms, wherein the end effectors are an odd number, wherein the second set of forearms comprises a first end effector on the second set of forearms. is configured to move between the second and third end effectors of the first set of forearms, and wherein the first end effector is configured to move between the first end effector and a portion of the first forearm. It includes a first forearm including a (bridge structure).

또 다른 양태에 따르면, 구동 유닛 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체를 포함하는 장치가 제공되며, 여기에서 상기 아암 조립체는: 상기 구동 유닛의 제1 구동 샤프트에 연결된 상부 아암; 상기 상부 아암의 제1 단부에 연결된 제1 세트의 포어아암들; 상기 상부 아암의 반대쪽 제2 단부에 연결되며 상기 제1 세트와는 상이한 개수의 포어아암들을 가지는 제2 세트의 포어아암들로서, 상기 제2 세트의 포어아암들은 브리지 구조물을 포함하는, 제2 세트의 포어아암들; 및 상기 포어아암들에 연결된 각개의 엔드 이펙터;를 포함하며, 상기 제1 세트의 포어아암들은 제1 개수(N)의 포어아암들을 포함하고, 상기 제2 세트의 포어아암들은 제2 개수(N-1)의 포어아암들을 포함하며, 상기 아암 조립체는 홀수 개의 엔드 이펙터들을 포함한다. According to yet another aspect, an apparatus is provided comprising a drive unit and an arm assembly connected to the drive unit, wherein the arm assembly comprises: an upper arm connected to a first drive shaft of the drive unit; a first set of forearms coupled to a first end of the upper arm; a second set of forearms connected to an opposite second end of the upper arm and having a different number of forearms than the first set, the second set of forearms comprising a bridge structure; forearms; and respective end effectors connected to the forearms, wherein the forearms of the first set include a first number N of forearms, and the forearms of the second set include a second number N of forearms. -1), and the arm assembly includes an odd number of end effectors.

전술한 양태들 및 다른 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 다음의 설명에서 설명된다:
도 1a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 로봇의 평면도이며;
도 1b는 도 1a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 2는 도 1a-1b에 도시된 로봇의 단면도이며;
도 3은 대체 가능한 실시예의 특징들을 도시하는, 도 2와 유사한 단면도이며;
도 3a는 도 3에 도시된 로봇의 부분 확대도이며;
도 4a-4h는 도 1a-3a에 도시된 로봇의 링크들의 예시적인 위치들을 일련의 다이어그램들로 도시하며;
도 5a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 5b는 도 5a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 6a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 6b는 도 6a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 6c 내지 6i는 도 6a-6b에 도시된 로봇의 링크들의 예시적인 위치들을 일련의 다이어그램들로 도시하며;
도 7a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 7b는 도 7a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 7c 내지 7j는 도 7a-7b에 도시된 로봇의 링크들의 예시적인 위치들을 일련의 다이어그램들로 도시하며;
도 8a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 8b는 도 8a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 8c 내지 8j는 도 8a-8b에 도시된 로봇의 링크들의 예시적인 위치들을 일련의 다이어그램들로 도시하며;
도 8k는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 8l는 도 8k에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 9는 대체 가능한 실시예의 특징들을 도시하는, 도 3과 유사한 단면도이며;
도 10a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 10b는 도 10a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 11은 도 10a-10b에 도시된 로봇의 단면도이며;
도 12는 대체 가능한 실시예를 보여주는, 도 11과 유사한 로봇의 단면도이며;
도 12a는 도 12에 도시된 로봇의 부분 확대도이며;
도 13a-13h는 도 10a-10b에 도시된 로봇의 링크들의 예시적인 위치들을 일련의 다이어그램들로 도시하며;
도 14a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 14b는 도 14a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 14c 내지 14j는 도 14a-14b에 도시된 로봇의 링크들의 예시적인 위치들을 일련의 다이어그램들로 도시하며;
도 15a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 15b는 도 15a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 15c 내지 15k는 도 15a-15b에 도시된 로봇의 링크들의 예시적인 위치들을 일련의 다이어그램들로 도시하며;
도 16a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 16b는 도 16a에 도시된 로봇의 측면도이며;
도 17a-17i는 도 16a-16b에 도시된 로봇의 링크들의 예시적인 위치들을 일련의 다이어그램들로 도시하며;
도 18은 대체 가능한 실시예를 보여주는, 도 12와 유사한 단면도이며;
도 18a는 도 18에 도시된 로봇의 부분 확대도이며;
도 19a는 여기에서 설명되는 특징들을 포함하는 예시적인 로봇의 평면도이며;
도 19b는 도 19a에 도시된 로봇의 측면도이다.The foregoing aspects and other features are set forth in the following description in conjunction with the accompanying drawings:
1A is a plan view of a robot incorporating features described herein;
Fig. 1b is a side view of the robot shown in Fig. 1a;
Figure 2 is a cross-sectional view of the robot shown in Figures 1A-1B;
Fig. 3 is a cross-sectional view similar to Fig. 2, showing features of an alternative embodiment;
Figure 3a is a partially enlarged view of the robot shown in Figure 3;
4A-4H show in a series of diagrams exemplary positions of the links of the robot shown in FIGS. 1A-3A;
5A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 5b is a side view of the robot shown in Fig. 5a;
6A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 6B is a side view of the robot shown in Fig. 6A;
6C-6I show in a series of diagrams exemplary positions of the links of the robot shown in FIGS. 6A-6B;
7A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 7b is a side view of the robot shown in Fig. 7a;
7c-7j show in a series of diagrams exemplary positions of the links of the robot shown in FIGS. 7a-7b;
8A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 8B is a side view of the robot shown in Fig. 8A;
8C-8J show in a series of diagrams exemplary positions of the links of the robot shown in FIGS. 8A-8B;
8K is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 8L is a side view of the robot shown in Fig. 8K;
Fig. 9 is a cross-sectional view similar to Fig. 3, showing features of an alternative embodiment;
10A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 10B is a side view of the robot shown in Fig. 10A;
Figure 11 is a cross-sectional view of the robot shown in Figures 10a-10b;
Fig. 12 is a cross-sectional view of a robot similar to Fig. 11 showing an alternative embodiment;
Fig. 12A is a partially enlarged view of the robot shown in Fig. 12;
13A-13H show in a series of diagrams exemplary positions of the links of the robot shown in FIGS. 10A-10B;
14A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 14B is a side view of the robot shown in Fig. 14A;
14C-14J show in a series of diagrams exemplary positions of the links of the robot shown in FIGS. 14A-14B;
15A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 15B is a side view of the robot shown in Fig. 15A;
15C-15K show in a series of diagrams exemplary positions of the links of the robot shown in FIGS. 15A-15B;
16A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
Fig. 16B is a side view of the robot shown in Fig. 16A;
17A-17I show in a series of diagrams exemplary positions of the links of the robot shown in FIGS. 16A-16B;
Fig. 18 is a cross-sectional view similar to Fig. 12 showing an alternative embodiment;
Fig. 18A is a partially enlarged view of the robot shown in Fig. 18;
19A is a plan view of an exemplary robot incorporating features described herein;
FIG. 19B is a side view of the robot shown in FIG. 19A.

여기에서 설명되는 특징들은, a) 다수의 페이로드들을 동시에 운반할 수 있고, b) 다수의 페이로드들을 동시에 픽킹(picking), 배치 및 교환할 수 있으며, c) 개별 페이로드를 독립적으로 픽킹, 배치 및 교환할 수 있는 로봇을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 상기한 능력들은 다수의 페이로드들을 동시에 처리함으로써 생산성을 향상시키면서, 예를 들어, 워크스테이션(workstation) 유지보수로 인해, 개별 페이로드를 순차적으로 처리하는 유연성을 제공한다. Features described herein include a) being able to carry multiple payloads simultaneously, b) being able to pick, place and exchange multiple payloads simultaneously, c) independently picking individual payloads; It can be used to provide deployable and interchangeable robots. The capabilities described above provide the flexibility to process individual payloads sequentially, for example due to workstation maintenance, while improving productivity by processing multiple payloads simultaneously.

하나의 예시적인 실시예에서, 로봇(100)은 도 1a와 1b에 개략적으로 도시된 바와 같이 구동 유닛(102), 로봇 아암(104), 및 제어기(106)를 포함하는 제어 시스템을 포함할 수 있으며, 도 1a와 1b는 후퇴 위치에서 포어아암들(forearms)이 접힌 상태의 로봇을 보여준다. 도 1a와 1b의 로봇의 예시적인 내부 구성을 보여주는 단순화된 단면도는 도 2에 개략적인 형태로 제공되지만, 도 2는 도시의 명확성을 위해 포어아암들이 접히지 않은 상태의 로봇을 보여준다. 상기 제어 시스템은 제어기(106)를 포함할 수 있으며, 이 제어기는 하나 이상의 프로세서들(108), 구동 시스템을 제어하기 위한 코드 또는 프로그램(112)을 저장하는 하나 이상의 메모리들(110), 및 상기 구동 유닛의 부재들, 로봇 아암들의 부재들, 및/또는 예를 들어 엔드 이펙터들(end effectors) 상의 기판들의 위치들을 감지하기 위한 하나 이상의 센서들(114)(모든 센서들이 도시되어 있지는 않음)을 포함한다. In one exemplary embodiment, the robot 100 may include a control system comprising a drive unit 102, a robot arm 104, and a controller 106 as shown schematically in FIGS. 1A and 1B. 1a and 1b show the robot with forearms folded in the retracted position. Simplified cross-sectional views showing exemplary internal configurations of the robots of FIGS. 1A and 1B are provided in schematic form in FIG. 2 , but FIG. 2 shows the robot with the forearms unfolded for clarity of illustration. The control system may include a controller 106, which includes one or more processors 108, one or more memories 110 storing code or programs 112 for controlling the drive system, and the One or more sensors 114 (not all sensors shown) for sensing positions of substrates on elements of the drive unit, elements of the robot arms, and/or end effectors, for example. include

상기 구동 유닛(102)은 로봇 아암(104)을 작동시키도록 구성된 스핀들 조립체(spindle assembly)를 포함할 수 있다. 상기 스핀들 조립체는 스핀들 하우징(116), 하나 이상의 모터들(118), 및 하나 이상의 구동 샤프트들(120)로 구성될 수 있다. 도 2의 예는 5개의 모터들과 5개의 동축 구동 샤프트들을 보여준다. 그러나, 5개보다 많거나 적은 모터들과 동축 구동 샤프트들이 제공될 수 있다. 원한다면, 상기 구동 유닛은 상기 스핀들을 수직 방향으로 위 또는 아래로 들어 올리도록 구성된 하나 이상의 선형 레일-베어링 장치들과 모터 구동 볼-스크류로 구성된 수직 승강 기구(vertical lift mechanism)(122)를 더 포함할 수 있다.The drive unit 102 may include a spindle assembly configured to actuate the robot arm 104 . The spindle assembly may consist of a spindle housing 116 , one or more motors 118 , and one or more drive shafts 120 . The example in Figure 2 shows five motors and five coaxial drive shafts. However, more or less than five motors and coaxial drive shafts may be provided. If desired, the drive unit further includes a vertical lift mechanism 122 composed of a motor driven ball-screw and one or more linear rail-bearing devices configured to lift the spindle up or down in a vertical direction. can do.

상기 로봇 아암(104)이 진공 환경(124) 내에서 작동할 수 있다는 것을 고려하면, 상기 구동 유닛의 스핀들은 구동 샤프트(들) 또는 구동 샤프트(들)의 상부 부분들이 진공 환경(124) 내에, 예컨대 챔버(128) 내부에 있도록 허용할 수 있는 밀봉 및 다른 특징부들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 모터(들)의 회전자(들)와 모터(들)의 고정자(들) 사이의 실질적으로 실린더형 분리 장벽(129)은 분리 장벽의 고정자 측(외부 측)에 외부 대기 환경(126)을 한정하고 분리 장벽의 로터 측(내부 측)에 진공 환경(124)을 한정하도록 이용될 수 있으며, 이 경우 구동 샤프트(들)(120)은 전체적으로 진공 환경(124) 내에 존재할 수 있다. 다른 예로서, 상기 구동 샤프트들의 상부 부분들이 대기 환경(126)으로부터 진공 환경(124)으로 돌출되도록 허용하기 위해 자성유체 시일(ferrofluidic seal)(들)과 같은 회전 시일(rotary seal)(들)이 이용될 수 있다.Considering that the robot arm 104 can operate in a vacuum environment 124, the spindle of the drive unit has a drive shaft(s) or upper portions of the drive shaft(s) within the vacuum environment 124; For example, it may include seals and other features that may allow it to be inside chamber 128 . As an example, a substantially cylindrical separation barrier 129 between the rotor(s) of the motor(s) and the stator(s) of the motor(s) is placed on the stator side (external side) of the separation barrier to the external atmospheric environment. 126 and to define a vacuum environment 124 on the rotor side (inner side) of the separation barrier, in which case the drive shaft(s) 120 may reside entirely within the vacuum environment 124. . As another example, rotary seal(s), such as ferrofluidic seal(s), may be used to allow upper portions of the drive shafts to protrude from atmospheric environment 126 into vacuum environment 124. can be used

상기 로봇 아암(104)은 좌측 부분(130A)과 우측 부분(130B)을 포함하는 상부 아암 링크(130), 각각 회전 조인트를 통해 상부 아암 링크(130)의 좌측 부분(130A)에 결합되는 하나 이상의 좌측 포어아암 링크들(132), 각각 회전 조인트를 통해 상부 아암 링크(130)의 우측 부분(130B)에 결합되는 2개 이상의 우측 포어아암 링크들(134), 및 각각 다른 회전 조인트를 통해 상기 포어아암 링크들 중 하나에 결합되는 복수의 손목 링크들(wrist links)(136, 137)로 구성될 수 있다. 상기 손목 링크들(136, 137) 각각은 반도체 웨이퍼(140)와 같은 페이로드를 운반하도록 구성된 엔드-이펙터(138)를 특징으로 할 수 있다.The robot arm 104 includes one or more upper arm links 130 comprising a left portion 130A and a right portion 130B, each coupled to the left portion 130A of the upper arm link 130 via a rotational joint. left forearm links 132, two or more right forearm links 134 each coupled to the right portion 130B of the upper arm link 130 via a rotational joint, and each of the forearm links 134 via a different rotational joint It may consist of a plurality of wrist links 136, 137 coupled to one of the arm links. Each of the wrist links 136 and 137 may feature an end-effector 138 configured to carry a payload, such as a semiconductor wafer 140 .

도 1-2의 예에서, 2개의 좌측 포어아암 링크들, 2개의 우측 포어아암 링크들 및 4개의 손목 링크들이 도시된다. 이 경우, 엔드 이펙터들은 위에서 아래로 엔드 이펙터 A, B, C 및 D로 표기될 수 있다.In the example of FIGS. 1-2, two left forearm links, two right forearm links and four wrist links are shown. In this case, the end effectors may be denoted as end effectors A, B, C, and D from top to bottom.

도 1-2에서, 상부 아암 링크의 좌측 및 우측 부분들은 실질적으로 동일한 조인트간 길이(joint-to-joint length)를 가지는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 상부 아암 링크의 좌측 및 우측 부분들은 상이한 조인트간 길이들을 가질 수 있다. 1-2, the left and right portions of the upper arm link are shown as having substantially the same joint-to-joint length. However, the left and right portions of the upper arm link may have different inter-joint lengths.

도 1-2에 도시된 바와 같이, 포어아암 링크들의 조인트간 길이는 상부 아암 링크의 대응되는 부분의 조인트간 길이보다 더 짧을 수 있다. 대안으로서, 포어아암 링크들의 조인트간 길이는 상부 아암 링크의 대응되는 부분의 조인트간 길이보다 길거나 동일할 수 있다. 또한, 포어아암 링크들은 상부 아암 링크의 대응되는 부분의 조인트간 길이보다 짧거나 길거나 동일한 조인트간 길이를 포함하여 상이한 조인트간 길이들을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 예에서, 로봇 아암의 손목 링크들(136, 137)은 로봇 아암이 후퇴 위치에 있을 때 엔드 이펙터들(138)이 서로의 상부에 적층되도록 구성될 수 있다.1-2, the joint-to-joint length of the forearm links may be shorter than the joint-to-joint length of the corresponding part of the upper arm link. Alternatively, the joint-to-joint length of the forearm links may be greater than or equal to the joint-to-joint length of the corresponding portion of the upper arm link. Additionally, the forearm links may have different joint-to-joint lengths, including an joint-to-joint length that is shorter, longer, or equal to the joint-to-joint length of the corresponding portion of the upper arm link. As shown in FIG. 1 , in this example, the wrist links 136 and 137 of the robot arm can be configured so that the end effectors 138 are stacked on top of each other when the robot arm is in the retracted position.

도 2에 도시된 바와 같이, 상부 아암 링크(130)는 구동 유닛의 외부 구동 샤프트(120a)에 연결될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 회전 조인트들을 통해 상부 아암 링크(130)에 결합될 수 있는 포어아암들(132, 134) 각각은 각개의 전달 장치(transmission arrangement)(142, 144)를 사용하여 구동 유닛의 내부 샤프트들(120b, 120c) 중 하나에 의해 작동될 수 있다. 각개의 전달 장치들은 각각 각개의 구동 샤프트에 부착될 수 있는 어깨 풀리(shoulder pulley), 각개의 포어아암 링크(132, 134)에 부착될 수 있는 팔꿈치 풀리(elbow pulley), 및 상기 2개의 풀리들 사이에서 모션을 전달할 수 있는 각개의 밴드, 벨트 또는 케이블(146, 148)을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the upper arm link 130 may be connected to an external drive shaft 120a of the drive unit. As described above, each of the forearms 132 and 134, which may be coupled to the upper arm link 130 through rotary joints, is connected to the inner shaft of the drive unit using a respective transmission arrangement 142 and 144. It can be actuated by one of s (120b, 120c). The respective transmission devices include a shoulder pulley attachable to a respective drive shaft, an elbow pulley attachable to a respective forearm link 132, 134, and the two pulleys. It may include individual bands, belts or cables 146, 148 capable of transmitting motion therebetween.

앞서 설명된 바와 같이 회전 조인트를 통해 대응되는 포어아암 링크(132, 134)에 결합될 수 있는 손목 링크들(136, 137) 각각은 다른 전달 장치(150, 152)에 의해 구속될 수 있다. 상기 전달 장치들(150, 152)은 상부 아암 링크에 부착될 수 있는 팔꿈치 풀리, 손목 링크에 부착될 수 있는 손목 풀리, 및 2개의 풀리들 사이에서 모션을 전달할 수 있는 밴드, 벨트 또는 케이블(154, 156)을 포함할 수 있다. 상기 전달 장치들은 이들 각개의 엔드-이펙터들(138)이 로봇 아암의 상부 아암 링크 및 대응되는 포어아암 링크의 위치들(배향들)에 관계없이 상부 아암 링크(130)의 회전축에 대해 반경 방향을 가리키도록 각개의 엔드-이펙터들(138)을 구속하도록 구성될 수 있다. As described above, each of the wrist links 136 and 137 that may be coupled to the corresponding forearm links 132 and 134 through a rotational joint may be constrained by another transmission device 150 and 152 . The transmission devices 150, 152 include an elbow pulley that can be attached to an upper arm link, a wrist pulley that can be attached to a wrist link, and a band, belt or cable 154 that can transmit motion between the two pulleys. , 156). The transfer devices ensure that each of these end-effectors 138 has a radial direction relative to the axis of rotation of the upper arm link 130 regardless of the positions (orientations) of the upper arm link and the corresponding forearm link of the robot arm. It may be configured to constrain individual end-effectors 138 to point.

예를 들어, 포어아암 링크의 조인트간 길이가 상부 아암 링크의 대응되는 부분의 조인트간 길이와 동일할 경우, 엔드 이펙터가 반경방향 배향을 유지하기 위해서, 손목 풀리의 유효 직경은 팔꿈치 풀리의 유효 직경의 두 배일 수 있다. 포어아암 링크의 조인트간 길이가 상부 아암 링크의 대응되는 부분의 조인트간 길이와 동일하지 않은 경우, 풀리들 중 적어도 하나, 예컨대 손목 풀리는 엔드 이펙터의 반경방향 배향을 유지하기 위해 원하는 위치-종속 변속비(position-dependent transmission ratio)를 제공하도록 비원형 프로파일(non-circular profile)을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다(동일하지 않은 링크 길이들을 가지는 로봇 아암들에 관한 Persimmon 특허 참조).For example, if the joint-to-joint length of the forearm link is the same as the joint-to-joint length of the corresponding part of the upper arm link, in order for the end effector to maintain radial orientation, the effective diameter of the wrist pulley is the effective diameter of the elbow pulley. can be twice as large. If the joint-to-joint length of the forearm link is not the same as the joint-to-joint length of the corresponding portion of the upper arm link, at least one of the pulleys, such as a wrist pulley, maintains the radial orientation of the end effector at a desired position-dependent transmission ratio ( It may be characterized as having a non-circular profile to provide a position-dependent transmission ratio (see the Persimmon patent on robot arms with unequal link lengths).

도 1의 로봇의 다른 예시적인 내부 장치가 도 3에 도식적으로 도시되어 있다. 도 3a는 상기 로봇의 부분 확대도이다. 모터들(118, 119)은 샤프트들에 "X" 표시가 된 박스들의 쌍들(고정자와 회전자)로 표시되고, 풀리들은 샤프트들에 "X" 표시가 없는 상자들의 쌍들로 표시된다. 베어링들(121)도 도시되어 있다. 이 예에서, 구동 유닛의 스핀들 조립체는 로봇 아암의 공통 상부 아암 링크(130')에 연결된 단일 구동 샤프트(120)를 가진 단일 모터(118)를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 로봇 아암의 포어아암들(132, 134)은 로봇 아암의 팔꿈치들에 위치한 모터들(119)에 의해 직접 작동될 수 있다. 도 3의 특정 예에서, 상기 모터들(119)은 상부 아암(130') 상의 외부-회전자 구성으로 도시되어 있다.Another exemplary internal device of the robot of FIG. 1 is schematically shown in FIG. 3 . 3A is a partially enlarged view of the robot. The motors 118 and 119 are represented by pairs of boxes (stator and rotor) with an “X” on the shafts, and the pulleys are represented by pairs of boxes without an “X” on the shafts. Bearings 121 are also shown. In this example, the spindle assembly of the drive unit may be characterized as having a single motor 118 with a single drive shaft 120 connected to a common upper arm link 130' of the robot arm. As shown in the drawing, the forearms 132 and 134 of the robot arm may be directly operated by motors 119 located on the elbows of the robot arm. In the specific example of FIG. 3 , the motors 119 are shown in an external-rotor configuration on an upper arm 130'.

도 1의 로봇의 동작은 도 4a-4h에 도시되어 있다. 도 4a-4h에서 상부 아암의 형상은 도 1에 도시된 상부 아암의 형상과 상이한 것으로 도시되어 있지만, 도 4a-4h의 다이어그램들은 공통 상부 아암을 가지는 이중 조립체의 상이한 연장 및 후퇴 위치들을 보여준다. 도 4a는 모든 엔드 이펙터들이 후퇴된 것을 보여준다. 도 4b는 엔드 이펙터 A가 부분적으로 연장된 것을 보여주며, 엔드 이펙터 A와 연관된 손목 조인트가 엔드 이펙터들 B, C 및 D 상의 페이로드들 위로 통과하지 않아서 페이로드 오염 위험이 감소함을 보여준다. 도 4c-4f는 연장된 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D를 각각 보여준다. 도 4g는 엔드 이펙터들 A와 B가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 4h는 엔드 이펙터들 C와 D가 동시에 연장된 것을 보여준다.The operation of the robot of Figure 1 is shown in Figures 4a-4h. Although the shape of the upper arm in FIGS. 4A-4H is shown as different from the shape of the upper arm shown in FIG. 1 , the diagrams in FIGS. 4A-4H show different extended and retracted positions of the double assembly with a common upper arm. 4A shows all end effectors retracted. 4B shows that end effector A is partially extended, and the wrist joint associated with end effector A does not pass over the payloads on end effectors B, C and D, reducing the risk of payload contamination. 4C-4F show extended end effectors A, B, C and D, respectively. 4G shows that end effectors A and B are extended simultaneously. 4h shows that end effectors C and D are simultaneously extended.

상기 로봇은 도 4c-4f에 따라 단일 엔드-이펙터를 워크스테이션으로 연장시킴으로써 반도체 웨이퍼와 같은 단일 페이로드를 픽킹 또는 배치할 수 있다. 로봇은 하나의 엔드 이펙터로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 엔드 이펙터로 배치 작업을 수행함으로써 워크스테이션에서 페이로드를 신속하게 교체할 수 있다.The robot may pick or place a single payload, such as a semiconductor wafer, by extending a single end-effector to a workstation according to FIGS. 4C-4F. The robot can quickly swap payloads at the workstation by performing a picking operation with one end-effector and then a placement operation with the other.

상기 로봇은 도 4g와 4h에 따라 한 쌍의 엔드 이펙터들을 2개의 워크스테이션들(또는 단일의 2-선반 워크스테이션)로 연장시킴으로써 한 쌍의 페이로드들을 동시에 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 한 쌍의 엔드 이펙터들, 예를 들어 엔드 이펙터들 A와 B로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 쌍의 엔드 이펙터들, 예를 들어 엔드 이펙터들 C와 D로 배치 작업을 수행함으로써 워크스테이션(또는 한 쌍의 워크스테이션들)에서 한 쌍의 페이로드들을 신속하게 교체할 수 있다. The robot can simultaneously pick or place a pair of payloads by extending a pair of end effectors to two workstations (or a single two-rack workstation) according to FIGS. 4G and 4H. The robot performs a picking operation with one pair of end effectors, eg end effectors A and B, and then performs a placement operation with another pair of end effectors, eg end effectors C and D, so that the workstation (or a pair of workstations) can quickly swap a pair of payloads.

도 5a와 5b에는 포어아암들, 손목 링크들 및 엔드 이펙터들의 대체 가능한 구성을 가지는 예시적인 로봇이 도식적으로 도시되어 있다. 도 5a와 5b에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터 B와 연관된 손목 링크(137)는 엔드 이펙터 B가 연장될 때 손목 링크 A를 치우기(clear) 위해 브리지 구조(bridge structure)(160)를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 유사하게, 엔드 이펙터 C와 연관된 손목 링크(136)는 엔드 이펙터 C가 연장될 때 손목 링크 D를 치우기 위해 브리지 구조(161)를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 도 5a와 5b에 따른 포어아암들, 손목 링크들 및 엔드 이펙터들의 예시적인 구성은 도면들에 도시된 4개의 엔드-이펙터들 사이의 콤팩트하고 균일한 수직 피치(vertical pitch)를 달성하기 위해 이용될 수 있다.5A and 5B schematically depict an exemplary robot having an alternative configuration of forearms, wrist links, and end effectors. 5A and 5B, wrist link 137 associated with end effector B has a bridge structure 160 to clear wrist link A when end effector B is extended. can be done with Similarly, wrist link 136 associated with end effector C may be characterized as having a bridge structure 161 to clear wrist link D when end effector C is extended. The exemplary configuration of forearms, wrist links and end effectors according to FIGS. 5A and 5B may be used to achieve a compact and uniform vertical pitch between the four end-effectors shown in the figures. can

손목 링크들 B와 C를 지지하는 손목 샤프트들이 손목 링크들 A와 D를 각각 치울 수 있도록 로봇 아암의 기하 구조가 선택되는 경우에, 도 5a와 5b에 도시된 브리지 구조들(160, 161)은 필요하지 않을 수 있다는 점을 유의해야 한다. 도 5a와 5b의 로봇은 도 2와 3에 관련하여 이전에 기술된 것과 실질적으로 동일한 예시적인 내부 구성을 이용할 수 있다. If the geometry of the robot arm is chosen such that the wrist shafts supporting wrist links B and C can displace wrist links A and D, respectively, the bridge structures 160 and 161 shown in FIGS. 5A and 5B will It should be noted that this may not be necessary. The robots of FIGS. 5A and 5B may utilize substantially the same exemplary internal configuration as previously described with respect to FIGS. 2 and 3 .

도 6a와 6b에는 엔드 이펙터들의 대체 가능한 구성을 가진 다른 예시적인 로봇이 도시되어 있다. 이 예에서, 상부의 2개의 손목 링크들(636, 637) 상의 엔드 이펙터들 A와 B는 나란한 방식으로 배치될 수 있으며, 엔드 이펙터 B와 연관된 손목 링크는 엔드 이펙터들 A와 B가 실질적으로 동일한 높이에 있을 수 있도록 스텝 업(stepped up)될 수 있다. 이는 엔드 이펙터 B가 연장될 때 엔드 이펙터 B가 엔드 이펙터 A를 지나갈 수 있도록 상기 로봇 아암의 기하구조(geometry)가 선택되었기 때문에 가능하다. 유사하게, 하부의 2개의 손목 링크들(636, 637) 상의 엔드 이펙터들 C와 D는 나란한 방식으로 배치될 수 있으며, 엔드 이펙터 C와 연관된 손목 링크는 엔드 이펙터 C와 D가 실질적으로 동일한 높이에 있을 수 있도록 스텝 업(stepped up)될 수 있다. 도 6a-6b에서, 아암 조립체는 단일의 굽혀진 상부 아암 링크(130)와 상부 아암의 대향하는 단부들에 부착된 다수의 포어아암들(132, 134)을 가진다. 상부 아암 링크(130)의 중심은 구동 샤프트가 그 굽힘부(130c)에서 상부 아암을 회전시킬 수 있도록, 굽힘부(130c)에서, 구동 유닛(102)의 구동 샤프트에 부착된다. 다시, 도 6a와 6b의 로봇은 도 2와 3에 관련하여 이전에 기술된 것과 동일한 예시적인 내부 구성을 이용할 수 있다.6A and 6B another example robot with interchangeable configurations of end effectors is shown. In this example, end effectors A and B on the top two wrist links 636 and 637 can be placed in a side-by-side fashion, and the wrist link associated with end effector B is such that end effectors A and B are substantially identical. It can be stepped up to be at a height. This is possible because the geometry of the robot arm is chosen such that end effector B can pass end effector A when it is extended. Similarly, end effectors C and D on the lower two wrist links 636 and 637 can be placed in a side-by-side fashion, such that the wrist link associated with end effector C is such that end effectors C and D are at substantially the same height. It can be stepped up to be there. 6A-6B, the arm assembly has a single bent upper arm link 130 and multiple forarms 132, 134 attached to opposite ends of the upper arm. The center of upper arm link 130 is attached to the drive shaft of drive unit 102, at bend 130c, such that the drive shaft can rotate the upper arm at bend 130c. Again, the robots of FIGS. 6A and 6B may use the same exemplary internal configuration as previously described with respect to FIGS. 2 and 3 .

도 6a-6b의 로봇의 작동은 도 6c 내지 6i에 도시된다. 도 6c는 모든 엔드 이펙터들이 후퇴된 것을 보여준다. 도 6d 내지 6g는 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D가 각각 연장된 것을 보여준다. 도 6h는 엔드 이펙터들 A와 B가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 6i는 엔드 이펙터들 C와 D가 동시에 연장된 것을 보여준다. The operation of the robot of Figures 6a-6b is shown in Figures 6c to 6i. 6C shows all end effectors retracted. 6D-6G show end effectors A, B, C and D respectively extended. 6H shows that end effectors A and B are simultaneously extended. 6i shows that end effectors C and D are simultaneously extended.

상기 로봇은 도 6c 내지 6g에 따라 단일 엔드 이펙터를 워크스테이션으로 연장시킴으로써 반도체 웨이퍼와 같은 단일 페이로드를 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 하나의 엔드 이펙터로 픽킹 작업을 수행한 후에 다른 엔드 이펙터로 배치 작업을 수행함으로써 워크스테이션에서 페이로드를 신속하게 교체할 수 있다. The robot may pick or place a single payload, such as a semiconductor wafer, by extending a single end effector to a workstation according to Figs. 6c-6g. The robot can quickly change the payload at the workstation by performing a picking operation with one end effector and then a placement operation with the other end effector.

상기 로봇은 도 6h 내지 6i에 따라 한 쌍의 엔드 이펙터들을 2개의 워크스테이션들(또는 단일 트윈형 워크스테이션)로 연장시킴으로써 한 쌍의 페이로드들을 동시에 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 한 쌍의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들 A와 B로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 쌍의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들 C와 D로 배치 작업을 수행함으로써 워크스테이션(또는 한 쌍의 워크스테이션들)에서 한 쌍의 페이로드들을 신속하게 교체할 수 있다. The robot can simultaneously pick or place a pair of payloads by extending a pair of end effectors to two workstations (or a single twin workstation) according to FIGS. 6H-6I. The robot performs a picking operation with one pair of end effectors, for example, end effectors A and B, and then performs a placement operation with another pair of end effectors, for example, end effectors C and D. A workstation (or pair of workstations) can quickly swap a pair of payloads.

도 7a-7b에는 포어아암들과 엔드 이펙터들의 대체 가능한 구성을 가진 다른 예시적인 로봇이 도시된다. 이 예에서, 아암의 기하구조는 엔드 이펙터 A와 연관된 손목 조인트가 엔드 이펙터 C 상의 페이로드 위로 지나가지 않으며 엔드 이펙터 B와 연관된 손목 조인트가 엔드 이펙터 D 상의 페이로드 위로 지나가지 않도록 선택되었으며, 이에 의해 페이로드 오염 위험을 감소시킨다. 도 7a-7b에서, 도 6a-6b와 유사하게, 아암 조립체는 하나의 굽혀진 상부 아암(130)과 상부 아암(130)의 대향하는 단부들에 부착된 다수의 포어아암들(132, 134)을 가진다. 상기 상부 아암의 중심은 구동 샤프트가 그 굽힘부에서 상부 아암을 회전시킬 수 있도록, 굽힘부(130c)에서, 구동 유닛(102)의 구동 샤프트에 부착된다. 7A-7B another example robot with interchangeable configurations of forearms and end effectors is shown. In this example, the geometry of the arm was chosen such that the wrist joint associated with end effector A does not pass over the payload on end effector C and the wrist joint associated with end effector B does not pass over the payload on end effector D, whereby Reduce the risk of payload contamination. In FIGS. 7A-7B, similar to FIGS. 6A-6B, the arm assembly includes one bent upper arm 130 and a number of forearms 132, 134 attached to opposite ends of the upper arm 130. have The center of the upper arm is attached to the drive shaft of drive unit 102, at bend 130c, such that the drive shaft can rotate the upper arm at that bend.

엔드 이펙터들 A와 B가 도 7a-7b에서 상이한 높이들에 있는 것으로 도시되어 있지만, 엔드 이펙터 A와 연관된 상부 손목 링크(736)는 엔드 이펙터들 A와 B가 실질적으로 동일한 높이에 있을 수 있도록 스텝 다운(stepped down)될 수 있다(스텝의 위치는 엔드 이펙터 B와 그 페이로드가 엔드 이펙터 A를 위한 상부 손목 링크(736) 아래로 지나갈 수 있도록 선택되어야 한다). 유사하게, 엔드 이펙터들 C와 D가 도 7a-7b에서 상이한 높이들에 도시되어 있지만, 엔드 이펙터 D와 연관된 하부 손목 링크(737)는 엔드 이펙터들 C와 D가 실질적으로 동일한 높이에 있을 수 있도록 스텝 다운될 수 있다.Although end effectors A and B are shown at different heights in FIGS. 7A-7B , the upper wrist link 736 associated with end effector A is stepped such that end effectors A and B can be at substantially the same height. can be stepped down (the position of the step must be chosen such that end effector B and its payload can pass under the upper wrist link 736 for end effector A). Similarly, although end effectors C and D are shown at different heights in FIGS. 7A-7B , the lower wrist link 737 associated with end effector D is such that end effectors C and D can be at substantially the same height. can step down.

도 7a-7b의 로봇의 작동은 도 7c 내지 도 7j의 다이어그램들에 도시된다. 도 7c는 모든 엔드 이펙터들이 후퇴된 것을 보여준다. 도 7d는 부분적으로 연장된 엔드 이펙터 A를 보여주며, 엔드 이펙터 A와 연결된 손목 조인트는 엔드 이펙터 C 상의 페이로드 위로 지나가지 않는다는 것을 보여준다. 7e 내지 7h는 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D가 연장된 것을 각각 도시한다. 도 7i는 엔드 이펙터들 A와 B가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 7j는 엔드 이펙터들 C와 D가 동시에 연장된 것을 보여준다. The operation of the robot of Figs. 7a-7b is shown in the diagrams of Figs. 7c-7j. 7C shows all end effectors retracted. 7D shows end effector A partially extended, and the wrist joint connected to end effector A does not pass over the payload on end effector C. 7e to 7h show extensions of end effectors A, B, C and D, respectively. 7i shows that end effectors A and B are simultaneously extended. 7J shows that end effectors C and D are simultaneously extended.

도 8a-8b에는 엔드 이펙터들의 대체 가능한 구성을 가진 또 다른 예시적인 로봇이 도식적으로 도시되어 있다. 상기 로봇은 또한 도 2와 3에 관련하여 이전에 기술된 것과 실질적으로 동일한 예시적인 내부 구성을 이용할 수 있다. 이 예에서, 각각의 손목 링크(836, 837)는 2개의 측방으로(laterally) 이격된 엔드 이펙터들을 가지는 일반적으로 U-형상 또는 V-형상을 가진다. 상부 좌측 손목 링크(836)는 좌측 엔드 이펙터(AL)와 우측 엔드 이펙터(AR)를 가진다. 상부 좌측 손목 링크(836)는 제1 듀얼 엔드 이펙터(836A)로 지칭될 수 있다. 하부 좌측 손목 링크(836)는 좌측 엔드 이펙터(BL)와 우측 엔드 이펙터(BR)를 가진다. 하부 좌측 손목 링크(836)는 제2 듀얼 엔드 이펙터(836B)로 지칭될 수 있다. 상부 우측 손목 링크(837)는 좌측 엔드 이펙터(CL)와 우측 엔드 이펙터(CR)를 가진다. 상부 우측 손목 링크(837)는 제3 듀얼 엔드 이펙터(837A)로 지칭될 수 있다. 하부 우측 손목 링크(837)는 좌측 엔드 이펙터(DL)와 우측 엔드 이펙터(DR)를 가진다. 하부 우측 손목 링크(837)는 제4 듀얼 엔드 이펙터(837B)로 지칭될 수 있다.8A-8B schematically depicts another exemplary robot with interchangeable configurations of end effectors. The robot may also utilize substantially the same exemplary internal configuration as previously described with respect to FIGS. 2 and 3 . In this example, each wrist link 836, 837 is generally U-shaped or V-shaped with two laterally spaced end effectors. The upper left wrist link 836 has a left end effector (AL) and a right end effector (AR). Upper left wrist link 836 may be referred to as first dual end effector 836A. The lower left wrist link 836 has a left end effector (BL) and a right end effector (BR). Lower left wrist link 836 may be referred to as a second dual end effector 836B. The upper right wrist link 837 has a left end effector (CL) and a right end effector (CR). Upper right wrist link 837 may be referred to as a third dual end effector 837A. The lower right wrist link 837 has a left end effector (DL) and a right end effector (DR). Lower right wrist link 837 may be referred to as a fourth dual end effector 837B.

도 8a-8b의 로봇의 작동은 도 8c 내지 8j에 도시된다. 도 8c는 모든 엔드 이펙터들이 후퇴된 것을 보여준다. 도 8d는 엔드 이펙터들(AL-AR)이 부분적으로 연장된 것을 도시하며, 엔드 이펙터들(AL-AR)과 연관된 손목 조인트가 엔드 이펙터들(BL, CL 및 DL) 상의 페이로드 위로 지나가지 않는다는 것을 도시한다. 도 8e 내지 8h는 엔드 이펙터들(AL-AR, BL-BR, CL-CR 및 DL-DR)이 연장된 것을 각각 보여준다. 도 8i는 엔드 이펙터들(AL-AR 및 BL-BR)이 동시에 확장된 것을 보여준다. 도 8j는 엔드 이펙터들(CL-CR 및 DL-DR)이 동시에 연장된 것을 보여준다. The operation of the robot of Figures 8a-8b is shown in Figures 8c-8j. 8C shows all end effectors retracted. 8D shows that end effectors AL-AR are partially extended and the wrist joint associated with end effectors AL-AR does not pass over the payload on end effectors BL, CL and DL. show what 8E to 8H show the extension of the end effectors (AL-AR, BL-BR, CL-CR and DL-DR), respectively. 8i shows that the end effectors (AL-AR and BL-BR) are simultaneously expanded. 8J shows that the end effectors (CL-CR and DL-DR) are extended simultaneously.

상기 로봇은 도 8e 내지 8h에 따라 한 쌍의 엔드 이펙터들을 2개의 워크스테이션들(또는 단일의 트윈형 워크스테이션)로 연장시킴으로써 반도체 웨이퍼와 같은 한 쌍의 페이로드들을 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 하나의 엔드 이펙터 쌍으로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 엔드 이펙터 쌍으로 배치 작업을 수행함으로써 한 쌍의 워크스테이션들에서 한 쌍의 페이로드들을 신속하게 교체할 수 있다. The robot may pick or place a pair of payloads, such as a semiconductor wafer, by extending a pair of end effectors to two workstations (or a single twin workstation) according to FIGS. 8E-8H. The robot can quickly exchange a pair of payloads in a pair of workstations by performing a picking operation with one end effector pair and then a placement operation with the other end effector pair.

상기 로봇은 도 8i 내지 8j에 따라 4개의 엔드 이펙터들을 4개의 워크스테이션들(또는 한 쌍의 트윈형 워크스테이션들)로 연장시킴으로써 동시에 4개의 페이로드들을 픽킹 또는 배치할 수 있다. 상기 로봇은 한 세트의 4개의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들(AL-AR 및 BL-BR)로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 세트의 4개의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들(CL-CR 및 DL-DR)로 배치 작업을 수행함으로써 4개의 워크스테이션들에서 4개의 페이로드들을 신속하게 교체할 수 있다. The robot can pick or place four payloads simultaneously by extending the four end effectors to four workstations (or a pair of twin workstations) according to FIGS. 8i-8j. The robot performs a picking task with one set of four end effectors, e.g., end effectors AL-AR and BL-BR, and then another set of four end effectors, e.g., end effectors 4 payloads can be quickly swapped on 4 workstations by doing a batch job with the CL-CR and DL-DR.

도 8k-8l에는 포어아암들과 엔드 이펙터들의 대체 가능한 구성을 가진 예시적인 로봇이 도식적으로 도시된다. 이 예에서, 도면에 도시된 3쌍의 엔드 이펙터들 사이에 콤팩트하고 균일한 수직 피치를 달성하기 위해 손목 링크들 중 하나에 브리지 구조(800)가 이용될 수 있다. 이 예에서, 2개의 좌측 포어아암들(132)이 제공되고 오직 하나의 우측 포어아암(134)이 제공된다. 2개의 좌측 포어아암들 각각은 여기에 연결된 각개의 손목 링크(836)를 가진다. 상부 좌측 손목 링크(836)는 제1 듀얼 엔드 이펙터(836A)로 지칭될 수 있다. 하부 좌측 손목 링크(836)는 제2 듀얼 엔드 이펙터(836B)로 지칭될 수 있다. 유일한 우측 포어아암은 상기 브리지(800)를 통해 우측 포어아암에 연결된 단일의 손목 링크(837)를 가진다. 유일한 우측 손목 링크는 제3 듀얼 엔드 이펙터(837A)로 지칭될 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 제3 듀얼 엔드 이펙터(837)는 브리지 구조(800)를 가지는 우측 포어아암 상에 장착된다. 8K-8L schematically depicts an exemplary robot with interchangeable configurations of forearms and end effectors. In this example, a bridge structure 800 may be used on one of the wrist links to achieve a compact and uniform vertical pitch between the three pairs of end effectors shown in the figure. In this example, two left forearms 132 are provided and only one right forearm 134 is provided. Each of the two left forearms has a respective wrist link 836 connected thereto. Upper left wrist link 836 may be referred to as first dual end effector 836A. Lower left wrist link 836 may be referred to as a second dual end effector 836B. The only right forearm has a single wrist link 837 connected to the right forearm via the bridge 800. The only right wrist link can be referred to as the third dual end effector 837A. In this exemplary embodiment, the third dual end effector 837 is mounted on the right forearm with the bridge structure 800.

도 8k-8l에서, 도 6a-6b와 유사하게, 아암 조립체는 단일의 굽혀진 상부 아암(130) 및 상부 아암의 대향하는 단부들에 부착된 다수의 포어아암들을 가진다. 상기 상부 아암의 중심은 구동 샤프트가 그 굽힘부에서 상부 아암을 회전시킬 수 있도록, 굽힘부에서, 구동 유닛의 구동 샤프트에 부착된다. 이 예에서, 구동 유닛(102, 102')은 구동 유닛(102) 내에 모든 모터들을 가지거나 또는 구동 유닛 내에 모터들 중 몇몇과 아암 조립체 내에 모터들 중 몇몇을 가지는 도 2와 3에 도시된 구성과 유사할 수 있다. In Figures 8K-8L, similar to Figures 6A-6B, the arm assembly has a single bent upper arm 130 and multiple forearms attached to opposite ends of the upper arm. The center of the upper arm is attached, at the bend, to the drive shaft of the drive unit so that the drive shaft can rotate the upper arm at the bend. In this example, the drive unit 102, 102' has the configuration shown in FIGS. 2 and 3 having all of the motors within the drive unit 102 or some of the motors within the drive unit and some of the motors within the arm assembly. can be similar to

예시적인 실시예에 따르면, 예를 들어, 도 8k-8l에 도시된 바와 같이, 장치는 구동 유닛; 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체;를 포함하며, 상기 아암 조립체는: 상기 구동 유닛의 제1 구동 샤프트에 연결된 상부 아암; 상기 상부 아암의 제1 단부에 연결된 제1 세트의 포어아암들; 상기 상부 아암의 제2 단부에 연결되며 상기 제1 세트와 상이한 개수의 포어아암들을 가지는 제2 세트의 포어아암들; 및 상기 포어아암들에 연결된 각개의 엔드 이펙터;를 포함한다. According to an exemplary embodiment, as shown for example in FIGS. 8K-8L , an apparatus includes a drive unit; and an arm assembly connected to the drive unit, wherein the arm assembly includes: an upper arm connected to the first drive shaft of the drive unit; a first set of forearms coupled to a first end of the upper arm; a second set of forearms connected to the second end of the upper arm and having a different number of forearms than the first set; and individual end effectors connected to the forearms.

도 8k-8l에 도시된 바와 같이, 전술한 예시적인 실시예는 다음의 특징들을 포함할 수 있다. 상기 구동 유닛은 제1 구동 샤프트를 회전시키기 위한 제1 모터를 포함할 수 있으며, 상기 아암 조립체는 포어아암들을 회전시키기 위한 모터들을 포함한다. 상기 구동 유닛은 제1 구동 샤프트를 회전시키기 위한 제1 모터 및 포어아암들을 회전시키기 위한 추가 모터들을 포함할 수 있으며, 여기서 구동 유닛은 제1 구동 샤프트를 포함하는 동축 구동 샤프트들을 포함한다. 상부 아암은 제1 구동 샤프트에 연결되는 상부 아암의 중심을 가지는 일반적인 V-형상 또는 U-형상을 포함할 수 있다. 상기 제1 세트의 포어아암들은 제1 개수(N)의 포어아암들을 포함할 수 있으며, 제2 세트의 포어아암들은 제2 개수(N-1)의 포어아암들을 포함할 수 있다. 상기 제1 세트의 포어아암들은 2개의 포어아암들을 가질 수 있으며 제2 세트의 포어아암들은 하나의 포어아암을 가진다. 상기 제2 세트의 포어아암들은 브리지 구조를 포함할 수 있다. 상기 아암 조립체는 홀수 개의 엔드 이펙터들을 포함할 수 있다. 상기 아암 조립체는 오직 3개의 엔드 이펙터들을 포함할 수 있다. 상기 엔드 이펙터들은 나란히 이격된 기판 지지 영역들을 가지는 듀얼 엔드 이펙터들일 수 있다. 상기 엔드 이펙터들 중 적어도 하나는 나란히 이격된 기판 지지 영역들을 가지는 듀얼 엔드 이펙터일 수 있으며, 상기 포어아암들 중 적어도 하나는 듀얼 엔드 이펙터의 중심에서 벗어난 위치에서 듀얼 엔드 이펙터에 연결될 수 있다. 상기 엔드 이펙터들 중 제1 엔드 이펙터는 제1 세트의 포어아암들에 연결된 엔드 이펙터들 중 2개의 제2 및 제3 수평면들 사이의 제1 수평면에 위치한 제2 세트의 포어아암들에 연결될 수 있다. As shown in FIGS. 8K-8L , the exemplary embodiment described above may include the following features. The drive unit may include a first motor for rotating the first drive shaft, and the arm assembly includes motors for rotating the forearms. The drive unit may include a first motor for rotating the first drive shaft and additional motors for rotating the forearms, wherein the drive unit includes coaxial drive shafts that include the first drive shaft. The upper arm may include a general V-shape or U-shape with the center of the upper arm connected to the first drive shaft. The first set of forearms may include a first number (N) of forearms, and the second set of forearms may include a second number (N−1) of forearms. The forearms of the first set may have two forearms and the forearms of the second set may have one forearm. The second set of forearms may include a bridge structure. The arm assembly may include an odd number of end effectors. The arm assembly may include only three end effectors. The end effectors may be dual end effectors having substrate support areas spaced side by side. At least one of the end effectors may be a dual end effector having substrate support areas spaced side by side, and at least one of the forearms may be coupled to the dual end effector at a location off center of the dual end effector. A first end effector of the end effectors may be connected to a second set of forearms located on a first horizontal plane between second and third horizontal planes of two of the end effectors connected to the first set of forearms. .

예시적인 방법이 제공되며, 이 방법은: 제1 세트의 포어아암들을 상부 아암의 제1 단부에 연결하는 단계; 제2 세트의 포어아암들을 상기 상부 아암의 반대쪽 제2 단부에 연결하는 단계로서, 상기 제1 세트의 포어아암들은 상기 제2 세트의 포어아암들과는 상이한 개수의 포어아암들을 가지는, 단계; 각개의 엔드 이펙터들을 상기 포어아암들에 연결하는 단계로서, 상기 엔드 이펙터들은 홀수 개인, 단계;를 포함하며, 상기 제2 세트의 포어아암들은, 상기 제2 세트의 포어아암들 상의 제1 엔드 이펙터가 상기 제1 세트의 포어아암들의 제2 및 제3 엔드 이펙터들 사이로 이동하게 구성되고, 상기 제1 엔드 이펙터가 상기 제1 엔드 이펙터와 상기 제1 포어아암의 부분 사이로 이동하게 구성되도록, 브리지 구조(bridge structure)를 포함하는 제1 포어아암을 포함한다. An exemplary method is provided, which method includes: connecting a first set of forearms to a first end of an upper arm; connecting a second set of forearms to an opposite second end of the upper arm, the first set of forearms having a different number of forearms than the second set of forearms; and connecting respective end effectors to the forarms, wherein the end effectors are an odd number, wherein the second set of forearms comprises a first end effector on the second set of forearms. is configured to move between the second and third end effectors of the first set of forearms, and wherein the first end effector is configured to move between the first end effector and a portion of the first forearm. It includes a first forearm including a (bridge structure).

예시적인 실시예는 장치를 제공하며, 상기 장치는: 구동 유닛; 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체;를 포함하며, 상기 아암 조립체는: 상기 구동 유닛의 제1 구동 샤프트에 연결된 상부 아암; 상기 상부 아암의 제1 단부에 연결된 제1 세트의 포어아암들; 상기 상부 아암의 반대쪽 제2 단부에 연결된 제2 세트의 포어아암들; 및 상기 포어아암들에 연결된 각개의 엔드 이펙터;를 포함하며, 상기 제2 세트는 상기 제1 세트와는 상이한 수의 포어아암들을 가지고, 상기 제2 세트의 포어아암들은 브리지 구조를 가지며, 상기 제1 세트의 포어아암들은 제1 개수(N)의 포어아암들을 포함하고, 상기 제2 세트의 포어아암들은 제2 개수(N-1)의 포어아암들을 포함하며, 상기 아암 조립체는 홀수 개의 엔드 이펙터들을 포함한다. An exemplary embodiment provides a device comprising: a drive unit; and an arm assembly connected to the drive unit, wherein the arm assembly includes: an upper arm connected to the first drive shaft of the drive unit; a first set of forearms coupled to a first end of the upper arm; a second set of forearms connected to an opposite second end of the upper arm; and respective end effectors connected to the forearms, wherein the second set has a different number of forearms than the first set, the forearms of the second set have a bridge structure, and the forearms of the second set have a bridge structure. One set of forearms includes a first number (N) of forearms, the second set of forearms includes a second number (N-1) of forearms, and the arm assembly comprises an odd number of end effectors. include them

상기 구동 유닛은 상기 제1 구동 샤프트를 회전시키기 위한 제1 모터를 포함할 수 있으며 상기 아암 조립체는 상기 포어아암들을 회전시키기 위한 모터들을 포함한다. 상기 구동 유닛은 상기 제1 구동 샤프트를 회전시키기 위한 제1 모터 및 상기 포어아암들을 회전시키기 위한 추가 모터들을 포함할 수 있으며, 상기 구동 유닛은 상기 제1 구동 샤프트를 포함하는 동축 구동 샤프트들을 포함한다. 상기 상부 아암은 상기 제1 구동 샤프트에 연결된 상기 상부 아암의 중심을 가지는 일반적인 V-형상 또는 U-형상을 포함할 수 있다. 상기 제1 세트의 포어아암들은 2개의 포어아암들을 가질 수 있으며, 상기 제2 세트의 포어아암들은 오직 하나의 포어아암만 가질 수 있다. 상기 아암 조립체는 오직 3개의 엔드 이펙터들을 포함할 수 있다. 상기 엔드 이펙터들 중 적어도 하나는 나란히 이격된 기판 지지 영역들을 가지는 듀얼 엔드 이펙터일 수 있으며, 상기 포어아암들 중 적어도 하나는 상기 듀얼 엔드 이펙터의 중심에서 벗어난 위치에서 상기 듀얼 엔드 이펙터에 연결될 수 있다. 상기 엔드 이펙터들 중 제1 엔드 이펙터는 상기 제1 세트의 포어아암들에 연결된 엔드 이펙터들 중 2개의 제2 및 제3 수평면들 사이의 제1 수평면에 위치한 상기 제2 세트의 포어아암들에 연결될 수 있다. The drive unit may include a first motor for rotating the first drive shaft and the arm assembly includes motors for rotating the forearms. The drive unit may include a first motor for rotating the first drive shaft and additional motors for rotating the forearms, the drive unit including coaxial drive shafts including the first drive shaft . The upper arm may include a general V-shape or U-shape with the center of the upper arm connected to the first drive shaft. The forearms of the first set may have two forearms and the forearms of the second set may have only one forearm. The arm assembly may include only three end effectors. At least one of the end effectors may be a dual end effector having substrate support areas spaced side by side, and at least one of the forearms may be coupled to the dual end effector at a position off center of the dual end effector. A first one of the end effectors may be connected to the second set of forearms located in a first horizontal plane between second and third horizontal planes of two of the end effectors connected to the first set of forearms. can

다른 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 방법은 상부 아암의 제1 단부에 연결된 2개의 제1 포어아암들을 연장시키기 위해 상기 상부 아암을 제1 방향으로 회전시키는 단계; 및 상기 상부 아암의 반대쪽 제2 단부에 연결된 제2 포어아암을 연장시키기 위해 상기 상부 아암을 반대되는 제2 방향으로 회전시키는 단계;를 포함하며, 각개의 엔드 이펙터들이 상기 2개의 제1 포어아암들과 상기 제2 포어아암에 연결되어 있고, 상기 상부 아암의 제1 단부에 연결된 포어아암들의 개수는 상기 상부 아암의 제2 단부에 연결된 포어아암들의 개수와 상이하다.According to another exemplary embodiment, an exemplary method includes rotating the upper arm in a first direction to extend two first forearms coupled to a first end of the upper arm; and rotating the upper arm in an opposite second direction to extend the second forearm coupled to the opposite second end of the upper arm, wherein the respective end effectors are connected to the two first forearms. and the second forearm, and the number of forearms connected to the first end of the upper arm is different from the number of forearms connected to the second end of the upper arm.

또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 기계에 의해 판독 가능한 비일시적 프로그램 저장 장치를 포함하며 작동들을 수행하기 위해 상기 기계에 의해 실행 가능한 명령들의 프로그램을 유형적으로 구현하는 장치가 제공될 수 있으며, 상기 작동들은: 상부 아암의 제1 단부에 연결된 2개의 제1 포어아암들을 연장시키기 위해 상부 아암을 제1 방향으로 회전시키는 단계; 및 상기 상부 아암의 반대쪽 제2 단부에 연결된 제2 포어아암을 연장시키기 위해 상기 상부 아암을 반대되는 제2 방향으로 회전시키는 단계;를 포함하며, 각개의 엔드 이펙터들이 상기 2개의 제1 포어아암들과 상기 제2 포어아암에 연결되어 있고, 상기 상부 아암의 제1 단부에 연결된 포어아암들의 개수는 상기 상부 아암의 제2 단부에 연결된 포어아암들의 개수와 상이하다. 상기 장치는 또한 상기 포어아암들 또는 상기 구동 유닛 내의 모터들에 의해 상기 포어아암들 상의 엔드 이펙터들을 회전시킬 수 있다. According to another exemplary embodiment, an apparatus may be provided that includes a non-transitory program storage device readable by a machine and tangibly embodies a program of instructions executable by the machine to perform operations, wherein the operation They: rotate the upper arm in a first direction to extend the two first forearms connected to the first end of the upper arm; and rotating the upper arm in an opposite second direction to extend the second forearm coupled to the opposite second end of the upper arm, wherein the respective end effectors are connected to the two first forearms. and the second forearm, and the number of forearms connected to the first end of the upper arm is different from the number of forearms connected to the second end of the upper arm. The device may also rotate end effectors on the forearms by means of motors in the forearms or the drive unit.

도 3의 내부 구성을 대체할 수 있는 예시적인 내부 구성이 도 9의 다이어그램에 제공된다. 이 예시적인 내부 구성을 이용하는 도 6a-6b의 로봇은 상부 아암 링크(103")에 추가 모터(119)를 가지며, 이에 따라 2개의 추가 자유도(예를 들어, 엔드-이펙터 B와 연관된 손목 링크의 배향 및 엔드-이펙터 C와 연관된 손목 링크의 배향)를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. An exemplary internal configuration that can replace the internal configuration of FIG. 3 is provided in the diagram of FIG. 9 . The robot of FIGS. 6A-6B using this exemplary internal configuration has an additional motor 119 on the upper arm link 103", thereby providing two additional degrees of freedom (e.g., a wrist link associated with end-effector B). and the orientation of the wrist link associated with the end-effector C).

엔드 이펙터 B와 연관된 추가 자유도는 도 6a-6b의 로봇이 엔드 이펙터들 A와 B를 수평면에 독립적으로 배치하고, 일 예로서, 2개의 페이로드들을 2개의 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하도록 허용할 수 있다. 다시 말해서, 엔드 이펙터 A는 페이로드를 좌표 xA, yA로 정의된 위치에 배치하는 데 사용될 수 있으며 엔드 이펙터 B는 다른 페이로드를 좌표 xB, yB로 정의된 위치에 동시에 배치하는 데 사용될 수 있다. 이러한 작동은 4개의 자유도를 요구하며, 이는 상부 아암의 배향, 포어아암 A의 배향, 포어아암 B의 배향 및 손목 링크 B의 배향의 독립적인 제어를 통해 용이하게 될 수 있다.The additional degree of freedom associated with end effector B is such that the robot of FIGS. 6A-6B can independently position end effectors A and B in a horizontal plane and, in one example, simultaneously position two payloads in two independently adjusted positions. can be allowed In other words, end effector A can be used to place a payload at a location defined by coordinates xA, yA and end effector B can be used to simultaneously place another payload at a location defined by coordinates xB, yB. This operation requires four degrees of freedom, which can be facilitated through independent control of the orientation of the upper arm, forearm A, forearm B, and wrist link B.

유사하게, 엔드-이펙터 C와 연관된 추가 자유도는 도 6a-6b의 로봇이 엔드 이펙터들 C와 D를 수평면에 독립적으로 배치하고, 일 예로서, 2개의 페이로드들을 2개의 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하도록 허용할 수 있다. 다시 말해서, 엔드 이펙터 C는 페이로드를 좌표 xC, yC에 의해 정의된 위치에 배치하는 데 사용될 수 있고 엔드 이펙터 D는 다른 페이로드를 좌표 xD, yD에 의해 정의된 위치에 동시에 배치하는 데 사용될 수 있다. 이러한 작동은 4개의 자유도를 요구하며, 이는 상부 아암의 배향, 포어아암 C의 배향, 손목 링크 C의 배향 및 포어아암 D의 배향의 독립적인 제어를 통해 용이하게 될 수 있다. Similarly, the additional degree of freedom associated with end-effector C allows the robot of FIGS. 6A-6B to independently position end-effectors C and D in a horizontal plane, as an example, to move two payloads into two independently adjusted positions. can be placed simultaneously. In other words, end effector C can be used to place a payload at a location defined by coordinates xC, yC and end effector D can be used to simultaneously place another payload at a location defined by coordinates xD, yD. there is. This operation requires four degrees of freedom, which can be facilitated through independent control of the orientation of the upper arm, forearm C, wrist link C, and forearm D orientation.

2개의 페이로드들을 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하는 로봇의 능력은, 예를 들어, 미국 특허 번호 9,196,518호, 9,548,231호 및 9,842,757호에 설명된 것과 같은 적응형 배치 방식에서 편리하게 이용될 수 있으며, 이 특허들은 그 전체가 여기에 참조로 통합된다. 추가 자유도들에 의해 가능해진 동시 배치 작동은 추가 자유도가 없을 때 필요한 순차적 배치 작동 모드와 비교할 때 더 높은 처리량을 초래할 수 있다.The robot's ability to simultaneously place two payloads in independently controlled positions can be conveniently used in adaptive placement schemes, such as those described in U.S. Patent Nos. 9,196,518, 9,548,231, and 9,842,757, for example. and these patents are incorporated herein by reference in their entirety. Simultaneous batch operation enabled by the additional degrees of freedom can result in higher throughput when compared to the sequential batch operation mode required in the absence of the additional degrees of freedom.

도 6a-6b의 로봇과 유사하게, 도 7a-7b의 로봇도 도 9의 예시적인 내부 구성을 이용할 수 있으며 2개의 추가 자유도(예를 들어, 엔드 이펙터 A와 연관된 손목 링크의 배향 및 엔드 이펙터 D와 연관된 손목 링크의 배향)로부터 이익을 얻을 수 있다. Similar to the robot of FIGS. 6A-6B , the robot of FIGS. 7A-7B can also utilize the example internal configuration of FIG. 9 and has two additional degrees of freedom (e.g., orientation of the wrist link associated with end effector A and end effector A). orientation of the wrist link relative to D).

엔드 이펙터 A와 연관된 추가 자유도는 도 7a-7b의 로봇이 엔드 이펙터들 A와 B를 수평면에 독립적으로 배치하고, 일 예로서, 2개의 페이로드들을 2개의 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하도록 허용할 수 있다. 유사하게, 엔드 이펙터 D와 연관된 추가 자유도는 도 7a-7b의 로봇이 엔드 이펙터들 C와 D를 수평면에 독립적으로 배치하고, 일 예로서, 이러한 엔드 이펙터들을 사용하여 두 개의 페이로드들을 두 개의 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하도록 허용할 수 있다. The additional degree of freedom associated with end effector A is such that the robot of FIGS. 7A-7B can independently position end effectors A and B in a horizontal plane and, in one example, simultaneously position two payloads in two independently adjusted positions. can be allowed Similarly, the additional degree of freedom associated with end effector D is that the robot of FIGS. 7A-7B independently positions end effectors C and D in a horizontal plane, as an example, using these end effectors to transfer two payloads into two independent It can be allowed to be placed simultaneously in the adjusted positions with .

도 10a-10b에는 본 발명에 따른 로봇의 다른 예시적인 실시예가 도식적으로 도시되어 있으며, 이 도면들은 후퇴된 위치로 접힌 포어아암들을 가진 로봇을 보여준다. 도 10a-10b의 로봇의 예시적인 내부 구성을 보여주는 단순화된 단면도는 도 11에 도식적인 형태로 제공되며, 이는 도시의 명확성을 위해 포어아암들 중 몇몇이 접히지 않은 상태의 로봇을 보여준다. 2개의 포어아암 링크들(134)은 각각 각개의 손목 링크(1037)를 가진다. 2개의 포어아암 링크들(132)은 각각 각개의 손목 링크(1036)를 가진다. 10a-10b schematically depict another exemplary embodiment of a robot according to the present invention, these figures showing the robot with forearms folded into a retracted position. A simplified cross-sectional view showing an exemplary internal configuration of the robot of FIGS. 10A-10B is provided in schematic form in FIG. 11 , which shows the robot with some of the forearms unfolded for clarity of illustration. The two forearm links 134 each have a respective wrist link 1037. The two forearm links 132 each have a respective wrist link 1036.

도 11에 도시된 바와 같이, 구동 유닛(102)은 도 2의 구동 유닛과 동일할 수 있다. 로봇 아암은 상부 아암 링크(1000), 각각 회전 조인트를 통해 상부 아암 링크(1000)에 결합된 복수의 포어아암 링크들(132, 134), 및 각각 회전 조인트를 통해 포어아암 링크들 중 하나에 결합된 복수의 손목 링크들(1036, 1037)로 구성될 수 있다. 상기 손목 링크들 각각은 반도체 웨이퍼와 같은 페이로드를 운반하도록 구성된 엔드 이펙터를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 도 10a, 10b 및 11의 예에서, 4개의 포어아암 링크들과 4개의 손목 링크들이 도시되어 있다. As shown in FIG. 11 , the drive unit 102 may be the same as the drive unit of FIG. 2 . The robot arm includes an upper arm link 1000, a plurality of forearm links 132 and 134 each coupled to the upper arm link 1000 through a rotary joint, and each coupled to one of the forearm links through a rotary joint. It may be composed of a plurality of wrist links (1036, 1037). Each of the wrist links may be characterized as having an end effector configured to carry a payload such as a semiconductor wafer. In the example of FIGS. 10A, 10B and 11, four forearm links and four wrist links are shown.

도 10a, 10b 및 11에 도시된 바와 같이, 포어아암 링크들의 조인트간 길이는 상부 아암 링크의 조인트간 길이보다 더 길 수 있다. 대안으로서, 상부 아암 링크들의 조인트간 길이는 상부 아암 링크의 조인트간 길이보다 짧거나 동일할 수 있다. 또한, 포어아암 링크들은 상부 아암 링크의 조인트간 길이보다 짧거나 길거나 동일한 조인트간 길이들을 포함하여 상이한 조인트간 길이들을 가질 수 있다. As shown in FIGS. 10A, 10B and 11 , the joint-to-joint length of the forearm links may be longer than the joint-to-joint length of the upper arm links. Alternatively, the joint-to-joint length of the upper arm links may be shorter than or equal to the joint-to-joint length of the upper arm links. Additionally, the forearm links may have different joint-to-joint lengths, including those that are shorter, longer, or equal to the joint-to-joint length of the upper arm link.

도 10a-10b에 도시된 바와 같이, 로봇 아암의 손목 링크들은 로봇 아암이 후퇴 위치에 있을 때 엔드 이펙터들이 서로의 위에 적층되도록 구성될 수 있다. As shown in FIGS. 10A-10B , the wrist links of the robot arm can be configured such that the end effectors are stacked on top of each other when the robot arm is in the retracted position.

도 11에 도시된 바와 같이, 상부 아암 링크는 구동 유닛의 외부 구동 샤프트에 연결될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 회전 조인트를 통해 상부 아암에 결합될 수 있는 포어아암들 각각은 전달 장치를 사용하여 구동 유닛의 내부 샤프트들 중 하나에 의해 작동될 수 있다. 상기 전달 장치는 구동 샤프트에 부착될 수 있는 어깨 풀리, 포어아암 링크에 부착될 수 있는 팔꿈치 풀리, 및 상기 2개의 풀리들 사이에서 모션을 전달할 수 있는 밴드, 벨트 또는 케이블을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 11 , the upper arm link may be connected to an external drive shaft of the drive unit. As described above, each of the forearms that can be coupled to the upper arm through a rotary joint can be actuated by one of the inner shafts of the drive unit using a transmission device. The transmission device may include a shoulder pulley attachable to the drive shaft, an elbow pulley attachable to the forearm link, and a band, belt or cable capable of transmitting motion between the two pulleys.

앞서 설명한 바와 같이 회전 조인트를 통해 대응되는 포어아암 링크에 결합될 수 있는 손목 링크들 각각은 다른 전달 장치에 의해 구속될 수 있다. 상기 전달 장치는 상부 아암 링크에 부착될 수 있는 팔꿈치 풀리, 손목 링크에 부착될 수 있는 손목 풀리, 및 2개의 풀리들 사이에서 모션을 전달할 수 있는 밴드, 벨트 또는 케이블을 포함할 수 있다. 상기 전달 장치는 로봇 아암의 상부 아암 링크 및 대응되는 포어아암 링크의 위치들(배향들)에 관계없이 상부 아암 링크의 회전축에 대해 반경 방향을 가리키도록 엔드-이펙터를 구속하도록 구성될 수 있다. As described above, each of the wrist links that may be coupled to a corresponding forearm link through a rotation joint may be constrained by another transmission device. The transmission device may include an elbow pulley attachable to an upper arm link, a wrist pulley attachable to a wrist link, and a band, belt or cable capable of transmitting motion between the two pulleys. The transfer device may be configured to constrain the end-effector to point radially with respect to the axis of rotation of the upper arm link regardless of the positions (orientations) of the upper arm link and the corresponding forearm link of the robot arm.

예를 들어, 포어아암 링크의 조인트간 길이가 상부 아암 링크의 조인트간 길이와 동일할 경우, 엔드 이펙터가 반경방향 배향을 유지하기 위해서, 손목 풀리의 유효 직경은 팔꿈치 풀리의 유효 직경의 두 배일 수 있다. 포어아암 링크의 조인트간 길이가 상부 아암 링크의 조인트간 길이와 동일하지 않은 경우, 풀리들 중 적어도 하나, 예컨대 손목 풀리는 엔드 이펙터의 반경방향 배향을 유지하기 위해 원하는 위치-종속 변속비(position-dependent transmission ratio)를 제공하도록 비원형 프로파일(non-circular profile)을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.For example, if the joint-to-joint length of the forearm link is equal to the joint-to-joint length of the upper arm link, the effective diameter of the wrist pulley may be twice the effective diameter of the elbow pulley in order for the end effector to maintain radial orientation. there is. If the joint-to-joint length of the forearm link is not the same as the joint-to-joint length of the upper arm link, at least one of the pulleys, such as a wrist pulley, is used to maintain the radial orientation of the end effector in the desired position-dependent transmission ratio. It may be characterized by having a non-circular profile to provide a ratio.

도 10a, 10b 및 11의 로봇의 다른 예시적인 내부 구성이 도 12와 12a에 도식적으로 도시되어 있다. 이 예에서, 구동부(102')는 도 3의 구동 유닛과 동일한 구성일 수 있다. 도 12와 12a에 도시된 바와 같이, 로봇 아암의 상부 아암(1000') 상의 포어아암들(132, 134)은 로봇 아암의 팔꿈치에 위치한 모터들(119)에 의해 직접 작동될 수 있다. 도 12와 12a의 특정 예에서, 상기 모터들(119)은 외부 회전자 구성으로 도시되어 있다.Other exemplary internal configurations of the robots of FIGS. 10A, 10B and 11 are schematically shown in FIGS. 12 and 12A. In this example, the driving unit 102' may have the same configuration as the driving unit of FIG. 3 . 12 and 12a, the forearms 132 and 134 on the upper arm 1000' of the robot arm can be directly operated by motors 119 located at the elbow of the robot arm. In the specific example of FIGS. 12 and 12A , the motors 119 are shown in an external rotor configuration.

도 10a-10b의 로봇의 작동은 도 13a-13h에 도시된다. 도 13a는 모든 엔드 이펙터들이 후퇴된 것을 보여준다. 도 13b-13e는 연장된 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D를 각각 도시한다. 그림 13f는 엔드 이펙터들 A와 B가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 13g는 엔드 이펙터들 C와 D가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 13h는 모든 엔드 이펙터들, 즉 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D가 연장된 것을 보여준다. Operation of the robot of FIGS. 10A-10B is shown in FIGS. 13A-13H. 13A shows all end effectors retracted. 13B-13E show extended end effectors A, B, C and D, respectively. Figure 13f shows that end effectors A and B are extended simultaneously. 13G shows that end effectors C and D are simultaneously extended. 13H shows all end effectors, namely end effectors A, B, C and D, extended.

상기 로봇은 도 13b-13e에 따라 단일 엔드-이펙터를 워크스테이션으로 연장시킴으로써 반도체 웨이퍼와 같은 단일 페이로드를 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 하나의 엔드 이펙터로 픽업 작업을 수행한 후 다른 엔드 이펙터로 배치 작업을 수행함으로써 워크스테이션에서 페이로드를 신속하게 교체할 수 있다. The robot may pick or place a single payload, such as a semiconductor wafer, by extending a single end-effector to a workstation according to FIGS. 13B-13E. The robot can quickly change the payload at the workstation by performing a pick-up operation with one end-effector and then a placement operation with the other end-effector.

상기 로봇은 도 13f-13g에 따라 한 쌍의 엔드 이펙터들을 2개의 워크스테이션들(또는 단일의 2-선반 워크스테이션)로 연장시킴으로써 한 쌍의 페이로드들을 동시에 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 한 쌍의 엔드 이펙터들, 예를 들어 엔드 이펙터들 A와 B로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 쌍의 엔드 이펙터들, 예를 들어 엔드 이펙터들 C와 D로 배치 작업을 수행함으로써 워크스테이션(또는 한 쌍의 워크스테이션들)에서 한 쌍의 페이로드들을 신속하게 교체할 수 있다.The robot can simultaneously pick or place a pair of payloads by extending a pair of end effectors to two workstations (or a single two-rack workstation) according to FIGS. 13F-13G. The robot performs a picking operation with one pair of end effectors, eg end effectors A and B, and then performs a placement operation with another pair of end effectors, eg end effectors C and D, so that the workstation (or a pair of workstations) can quickly swap a pair of payloads.

상기 로봇은 또한 도 13h에 따라 모든 엔드 이펙터를 4개의 워크스테이션들(또는 단일의 4-선반 워크스테이션)로 연장시킴으로써 4개의 페이로드들을 동시에 픽킹하거나 배치할 수 있다.The robot can also pick or place four payloads simultaneously by extending all end effectors to four workstations (or a single four-rack workstation) according to FIG. 13H.

도 14a-14b에는 엔드 이펙터들의 대체 가능한 구성을 가지는 다른 예시적인 로봇이 도식적으로 도시되어 있다. 이 예에서, 엔드 이펙터들 A와 B는 나란한 방식으로 배치될 수 있으며, 엔드 이펙터 B와 연관된 손목 링크는 엔드 이펙터들 A와 B가 실질적으로 동일한 높이에 있을 수 있도록 스텝 업될 수 있다. 이는 엔드 이펙터 B가 연장될 때 엔드 이펙터 B가 엔드 이펙터 A를 지나갈 수 있도록 로봇 아암의 기하구조가 선택되었기 때문에 가능하다. 유사하게, 엔드 이펙터들 C와 D는 나란한 방식으로 배치될 수 있으며, 엔드 이펙터 D와 연관된 손목 링크는 엔드 이펙터들 C와 D가 실질적으로 동일한 높이에 있을 수 있도록 스텝 업될 수 있다. 도 14a-14b에서, 아암 조립체는 단일의 직선 상부 아암(예를 들어 1000 또는 1000'), 및 상부 아암의 원위 단부에 부착된 다수의 포어아암들(132, 134)을 가진다. 상기 상부 아암의 근위 단부는 구동 유닛(예를 들어, 102 또는 102')의 구동 샤프트에 부착됨으로써, 상기 구동 샤프트는 상기 근위 단부에서 상부 아암을 회전시킬 수 있다. 14A-14B schematically depicts another exemplary robot with interchangeable configurations of end effectors. In this example, end effectors A and B can be placed in a side-by-side fashion, and the wrist link associated with end effector B can be stepped up so that end effectors A and B can be at substantially the same height. This is possible because the geometry of the robot arm is chosen so that end effector B can pass end effector A when it is extended. Similarly, end effectors C and D can be placed in a side-by-side fashion, and the wrist link associated with end effector D can be stepped up so that end effectors C and D can be at substantially the same height. 14A-14B, the arm assembly has a single straight upper arm (eg 1000 or 1000') and multiple forearms 132, 134 attached to the distal end of the upper arm. The proximal end of the upper arm is attached to a drive shaft of a drive unit (eg 102 or 102') so that the drive shaft can rotate the upper arm at the proximal end.

도 14a-14b의 로봇은 도 11과 12에 관련하여 이전에 기술된 것과 동일한 예시적인 내부 구성을 이용할 수 있다. The robot of FIGS. 14A-14B may use the same exemplary internal configuration as previously described with respect to FIGS. 11 and 12 .

도 14a-14b의 로봇의 작동은 도 14c 내지 14j에 도시된다. 도 14c는 모든 엔드 이펙터들이 후퇴된 것을 보여준다. 도 14d 내지 14g는 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D가 연장된 것을 각각 보여준다. 도 14h는 엔드 이펙터들 A와 B가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 14i는 엔드 이펙터들 C와 D가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 14j는 모든 엔드 이펙터들, 즉 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D가 연장된 것을 보여준다. The operation of the robot of Figures 14a-14b is shown in Figures 14c-14j. 14C shows all end effectors retracted. 14D-14G show end effectors A, B, C and D being extended, respectively. 14H shows that end effectors A and B are simultaneously extended. 14i shows that end effectors C and D are simultaneously extended. 14J shows all end effectors, end effectors A, B, C and D being extended.

상기 로봇은 도 14d 내지 14g에 따라 단일 엔드 이펙터를 워크스테이션으로 연장시킴으로써 반도체 웨이퍼와 같은 단일 페이로드를 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 하나의 엔드 이펙터로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 엔드 이펙터로 배치 작업을 수행함으로써 워크스테이션에서 페이로드를 신속하게 교체할 수 있다.The robot may pick or place a single payload, such as a semiconductor wafer, by extending a single end effector to a workstation according to FIGS. 14D-14G. The robot can quickly change the payload at the workstation by performing a picking operation with one end effector and then a placement operation with the other end effector.

상기 로봇은 도 14h 내지 14i에 따라 한 쌍의 엔드 이펙터들을 두 개의 워크스테이션들(또는 단일의 트윈형 워크스테이션)로 연장시킴으로써 한 쌍의 페이로드들을 동시에 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 한 쌍의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들 A와 B로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 쌍의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들 C와 D로 배치 작업을 수행함으로써 워크스테이션(또는 한 쌍의 워크스테이션들)에서 한 쌍의 페이로드들을 신속하게 교체할 수 있다. The robot can simultaneously pick or place a pair of payloads by extending a pair of end effectors to two workstations (or a single twin workstation) according to FIGS. 14H-14I. The robot performs a picking operation with one pair of end effectors, for example, end effectors A and B, and then performs a placement operation with another pair of end effectors, for example, end effectors C and D. A workstation (or pair of workstations) can quickly swap a pair of payloads.

상기 로봇은 또한 도 14j에 따라 모든 엔드 이펙터들을 4개의 워크스테이션들(또는 한 쌍의 적층된 트윈형 워크스테이션들 또는 단일의 2-선반 트윈형 워크스테이션)로 연장시킴으로써 4개의 페이로드들을 동시에 픽킹하거나 배치할 수 있다. The robot also picks four payloads simultaneously by extending all end effectors to four workstations (or a pair of stacked twin workstations or a single two-shelf twin workstation) according to FIG. 14J. or can be placed.

비록 도 14a-14b는 엔드 이펙터들 B와 D에 연관된 손목 링크가 스텝 업된 것을 보여주지만, 대신에 엔드 이펙터들 A와 C에 연관된 손목 링크가 스텝 다운될 수 있다. 대안으로서, 손목 링크들의 상향 및 하향 높이 조절의 임의의 적합한 조합이 사용될 수 있다. Although FIGS. 14A-14B show the wrist link associated with end effectors B and D stepped up, the wrist link associated with end effectors A and C could be stepped down instead. Alternatively, any suitable combination of up and down height adjustment of the wrist links may be used.

도 15a-15b에는 포어아암들과 엔드 이펙터들의 대체 가능한 구성을 가진 또 다른 예시적인 로봇이 도식적으로 도시되어 있다. 이 예에서, 아암의 기하구조는 엔드 이펙터 A와 연관된 손목 조인트가 엔드 이펙터 C의 페이로드 위로 지나가지 않도록 선택되었으며, 이에 따라 페이로드 오염 위험을 감소시킨다. 15A-15B schematically depicts another exemplary robot with interchangeable configurations of forearms and end effectors. In this example, the geometry of the arm was chosen such that the wrist joint associated with end effector A does not pass over the payload of end effector C, thereby reducing the risk of payload contamination.

도 15a-15b의 로봇의 작동은 도 15c 내지 15k에 도시된다. 도 15c는 모든 엔드 이펙터들이 후퇴된 것을 보여준다. 도 15d는 부분적으로 연장된 엔드 이펙터 A를 보여주며, 엔드 이펙터 A와 연관된 손목 조인트가 엔드 이펙터 C의 페이로드 위로 지나가지 않는다는 것을 보여준다. 도 15e 내지 15h는 연장된 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D를 각각 도시한다. 도 15i은 엔드 이펙터들 A와 B가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 15j는 엔드 이펙터들 C와 D가 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 15k는 모든 엔드 이펙터들, 즉 엔드 이펙터들 A, B, C 및 D가 동시에 연장된 것을 보여준다. The operation of the robot of FIGS. 15A-15B is shown in FIGS. 15C-15K. 15C shows all end effectors retracted. 15D shows end effector A partially extended, showing that the wrist joint associated with end effector A does not pass over the payload of end effector C. 15E-15H show extended end effectors A, B, C and D, respectively. 15I shows that end effectors A and B are simultaneously extended. 15J shows that end effectors C and D are extended simultaneously. 15K shows that all end effectors, namely end effectors A, B, C and D, are extended simultaneously.

도 16a-16b에는 엔드 이펙터들의 대체 가능한 구성을 가지는 또 다른 예시적인 로봇이 도식적으로 도시되어 있다. 이 예에서, 나란한 구성의 한 쌍의 엔드 이펙터들이 손목 링크들 각각에 부착될 수 있다. 예를 들어, 좌측 엔드 이펙터(AL)와 우측 엔드 이펙터(AR)는 상부 손목 링크에 부착될 수 있고, 좌측 엔드 이펙터(BL)와 우측 엔드 이펙터(BR)는 상부 손목 링크 아래의 손목 링크에 부착될 수 있으며, 좌측 엔드 이펙터(CL)와 우측 엔드 이펙터(CR)은 하부 손목 링크 위의 손목 링크에 부착될 수 있고, 좌측 엔드 이펙터(DL)와 우측 엔드 이펙터(DR)은 하부 손목 링크에 부착될 수 있다. 도 16a-16b에서, 도 14a-14b와 유사하게, 아암 조립체는 단일의 직선형 상부 아암과 상기 상부 아암의 원위 단부에 부착된 다수의 포어아암들을 가진다. 상기 상부 아암의 근위 단부는 구동 샤프트가 근위 단부에서 상부 아암을 회전시킬 수 있도록 구동 유닛의 구동 샤프트에 부착된다.16A-16B schematically depicts another exemplary robot with interchangeable configurations of end effectors. In this example, a pair of end effectors in side-by-side configuration may be attached to each of the wrist links. For example, the left end effector (AL) and right end effector (AR) can be attached to the upper wrist link, and the left end effector (BL) and right end effector (BR) can be attached to the wrist link below the upper wrist link. The left end effector (CL) and right end effector (CR) can be attached to the wrist link above the lower wrist link, and the left end effector (DL) and right end effector (DR) are attached to the lower wrist link. It can be. In Figures 16a-16b, similar to Figures 14a-14b, the arm assembly has a single straight upper arm and multiple forearms attached to the distal end of the upper arm. The proximal end of the upper arm is attached to a drive shaft of the drive unit such that the drive shaft can rotate the upper arm at the proximal end.

도 16a-16b의 로봇은 또한 도 11과 12에 관하여 이전에 기술된 것과 동일한 예시적인 내부 구성을 이용할 수 있다. The robot of FIGS. 16A-16B may also utilize the same exemplary internal configuration as previously described with respect to FIGS. 11 and 12 .

도 16a-16b의 로봇의 작동은 도 17a-17i에 도시되어 있다. 도 17a는 모든 엔드 이펙터들이 후퇴된 것을 보여준다. 도 17b는 엔드 이펙터들(AL-AR)이 부분적으로 연장된 것을 보여주며, 엔드 이펙터들(AL-AR)과 연관된 손목 관절이 엔드 이펙터들(BL, CL 및 DL) 상의 페이로드들 위로 지나가지 않는다는 것을 도시하며, 이에 따라 페이로드 오염 위험을 감소시킨다. 17c7f는 엔드 이펙터들(AL-AR, BL-BR, CL-CR 및 DL-DR)이 연장된 것을 각각 보여준다. 도 17g는 엔드 이펙터들(AL-AR 및 BL-BR)이 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 17h는 엔드 이펙터들(CL-CR 및 DL-DR)이 동시에 연장된 것을 보여준다. 도 17i는 모든 엔드 이펙터들, 즉 엔드 이펙터들(AL-AR, BL-BR, CL-CR 및 DL-DR)이 동시에 연장된 것을 보여준다. Operation of the robot of FIGS. 16A-16B is illustrated in FIGS. 17A-17I. 17A shows all end effectors retracted. 17B shows end effectors AL-AR partially extended, and the wrist joint associated with end effectors AL-AR does not pass over the payloads on end effectors BL, CL and DL. , thereby reducing the risk of payload contamination. 17c7f shows extensions of the end effectors (AL-AR, BL-BR, CL-CR and DL-DR), respectively. 17G shows that the end effectors (AL-AR and BL-BR) are extended simultaneously. 17H shows that the end effectors (CL-CR and DL-DR) are extended simultaneously. 17i shows that all end effectors, namely the end effectors (AL-AR, BL-BR, CL-CR and DL-DR) are extended simultaneously.

상기 로봇은 도 17c 내지 17f에 따라 한 쌍의 엔드 이펙터들을 2개의 워크스테이션들(또는 단일의 트윈형 워크스테이션)로 연장시킴으로써 반도체 웨이퍼와 같은 한 쌍의 페이로드들을 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 하나의 엔드 이펙터 쌍으로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 엔드 이펙터 쌍으로 배치 작업을 수행함으로써 한 쌍의 워크스테이션들에서 한 쌍의 페이로드들을 신속하게 교체할 수 있다. The robot may pick or place a pair of payloads, such as a semiconductor wafer, by extending a pair of end effectors to two workstations (or a single twin workstation) according to FIGS. 17C-17F. The robot can quickly exchange a pair of payloads in a pair of workstations by performing a picking operation with one end effector pair and then a placement operation with the other end effector pair.

상기 로봇은 도 17g-17h에 따라 4개의 엔드 이펙터들을 4개의 워크스테이션들(또는 한 쌍의 트윈형 워크스테이션들 또는 단일의 2-선반 트윈형 워크스테이션)로 연장시킴으로써 4개의 페이로드들을 동시에 픽킹하거나 배치할 수 있다. 상기 로봇은 한 세트의 4개의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들(AL-AR 및 BL-BR)로 픽킹 작업을 수행한 후 다른 세트의 4개의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들(CL-CR 및 DL-DR)로 배치 작업을 수행함으로써 4개의 워크스테이션들에서 4개의 페이로드들을 신속하게 교체할 수 있다. The robot picks four payloads simultaneously by extending the four end effectors to four workstations (or a pair of twin workstations or a single two-rack twin workstation) according to FIGS. 17G-17H. or can be placed. The robot performs a picking task with one set of four end effectors, e.g., end effectors AL-AR and BL-BR, and then another set of four end effectors, e.g., end effectors 4 payloads can be quickly swapped on 4 workstations by doing a batch job with the CL-CR and DL-DR.

상기 로봇은 또한 도 17i에 따라 모든 엔드 이펙터들을 8개의 워크스테이션들(또는 4개의 트윈형 워크스테이션들 또는 단일의 4-선반 트윈형 워크스테이션)로 연장시킴으로써 8개의 페이로드들을 동시에 픽킹하거나 배치할 수 있다.The robot will also pick or place 8 payloads simultaneously by extending all end effectors to 8 workstations (or 4 twin workstations or a single 4-rack twin workstation) according to FIG. 17i. can

도 18a와 18b에는 도 12와 12a의 내부 구성을 대체할 수 있는 예시적인 내부 구성이 제공된다. 이 예를 이용하여, 도 14a-14b의 로봇은 벨트들(154, 156) 중 2개를 구동시키기 위한 2개의 추가 모터들(119')을 가지며, 이에 따라 2개의 추가 자유도(즉, 엔드 이펙터 B와 연관된 손목 링크의 배향 및 엔드 이펙터 D와 연관된 손목 링크의 배향)를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 다른 벨트들(154, 156)은 도 12a에 도시된 것과 유사한 풀리들 상에 있다.18A and 18B provide exemplary internal configurations that can replace the internal configurations of FIGS. 12 and 12A. Using this example, the robot of FIGS. 14A-14B has two additional motors 119' to drive two of the belts 154 and 156, thereby providing two additional degrees of freedom (i.e., end orientation of the wrist link associated with effector B and orientation of the wrist link associated with end effector D). Other belts 154 and 156 are on pulleys similar to those shown in FIG. 12A.

엔드 이펙터 B와 연관된 추가 자유도는 도 14a-14b의 로봇이 엔드 이펙터들 A와 B를 수평면에 독립적으로 배치하고, 일 예로서, 2개의 페이로드들을 2개의 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하도록 허용할 수 있다. 다시 말해서, 엔드 이펙터 A는 페이로드를 좌표 xA, yA로 정의된 위치에 배치하는 데 사용될 수 있으며 엔드 이펙터 B는 다른 페이로드를 좌표 xB, yB로 정의된 위치에 동시에 배치하는 데 사용될 수 있다. 이러한 작동은 4개의 자유도를 요구하며, 이는 상부 아암의 배향, 포어아암 A의 배향, 포어아암 B의 배향 및 손목 링크 B의 배향의 독립적인 제어를 통해 용이하게 될 수 있다.The additional degree of freedom associated with end effector B is such that the robot of FIGS. 14A-14B can independently position end effectors A and B in a horizontal plane and, in one example, simultaneously position two payloads in two independently adjusted positions. can be allowed In other words, end effector A can be used to place a payload at a location defined by coordinates xA, yA and end effector B can be used to simultaneously place another payload at a location defined by coordinates xB, yB. This operation requires four degrees of freedom, which can be facilitated through independent control of the orientation of the upper arm, forearm A, forearm B, and wrist link B.

유사하게, 엔드-이펙터 D와 연관된 추가 자유도는 도 14a-14b의 로봇이 엔드 이펙터들 C와 D를 수평면에 독립적으로 배치하고, 일 예로서, 2개의 페이로드들을 2개의 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하도록 허용할 수 있다. 다시 말해서, 엔드 이펙터 C는 페이로드를 좌표 xC, yC에 의해 정의된 위치에 배치하는 데 사용될 수 있고 엔드 이펙터 D는 다른 페이로드를 좌표 xD, yD에 의해 정의된 위치에 동시에 배치하는 데 사용될 수 있다. 이러한 작동은 4개의 자유도를 요구하며, 이는 상부 아암의 배향, 포어아암 C의 배향, 포어아암 D의 배향 및 손목 링크 D의 배향의 독립적인 제어를 통해 용이하게 될 수 있다. Similarly, the additional degree of freedom associated with end-effector D allows the robot of FIGS. 14A-14B to independently position end effectors C and D in a horizontal plane, as an example, to move two payloads into two independently adjusted positions. can be placed simultaneously. In other words, end effector C can be used to place a payload at a location defined by coordinates xC, yC and end effector D can be used to simultaneously place another payload at a location defined by coordinates xD, yD. there is. This operation requires four degrees of freedom, which can be facilitated through independent control of the orientation of the upper arm, the orientation of the forearm C, the orientation of the forearm D, and the orientation of the wrist link D.

2개의 페이로드들을 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하는 로봇의 능력은 적응형 배치 방식에서 편리하게 이용될 수 있다. 추가 자유도들에 의해 가능해진 동시 배치 작동은 추가 자유도가 없을 때 필요한 순차적 배치 작동 모드와 비교할 때 더 높은 처리량을 초래할 수 있다.The robot's ability to simultaneously place two payloads in independently controlled positions can be conveniently exploited in an adaptive placement scheme. Simultaneous batch operation enabled by the additional degrees of freedom can result in higher throughput when compared to the sequential batch operation mode required in the absence of the additional degrees of freedom.

14a-14b의 로봇과 유사하게, 도 15a-15b의 로봇도 도 18의 예시적인 내부 구성을 이용할 수 있으며, 2개의 추가 자유도(예를 들어, 엔드 이펙터 A와 연관된 손목 링크의 배향 및 엔드 이펙터 C와 연관된 손목 링크의 배향)로부터 이익을 얻을 수 있다. Similar to the robots of 14a-14b, the robots of FIGS. 15a-15b may also utilize the exemplary internal configuration of FIG. 18, with two additional degrees of freedom (e.g., the orientation of the wrist link associated with end effector A and the end effector A). orientation of the wrist links relative to C).

엔드 이펙터 A와 연관된 추가 자유도는 도 15a-15b의 로봇이 엔드 이펙터들 A와 B를 수평면에 독립적으로 배치하고, 일 예로서, 2개의 페이로드들을 2개의 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하도록 허용할 수 있다. 유사하게, 엔드 이펙터 C와 연관된 추가 자유도는 15a-15b의 로봇이 엔드 이펙터들 C와 D를 수평면에 독립적으로 배치하고, 일 예로서, 이러한 엔드 이펙터들을 사용하여 두 개의 페이로드들을 두 개의 독립적으로 조절된 위치들에 동시에 배치하도록 허용할 수 있다. The additional degree of freedom associated with end effector A is such that the robot of FIGS. 15A-15B can independently position end effectors A and B in a horizontal plane and, in one example, simultaneously position two payloads in two independently adjusted positions. can be allowed Similarly, the additional degree of freedom associated with end effector C is that the robots 15a-15b independently position end effectors C and D in a horizontal plane, as an example, using these end effectors to transfer two payloads independently into two It can allow simultaneous placement in controlled positions.

위의 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예에서, 상기 구동 유닛은 도 19a-19b에 도식적으로 도시된 바와 같이 화살표(1902)로 도시된 바와 같이 병진 방식으로 구동 유닛을 이동시키도록 구성될 수 있는 트래버서 유닛(traverser unit)(1900) 상에 배치될 수 있다. 트래버서 유닛 또는 셔틀의 예들은 미국 특허 번호 10,424,498호, 10,569,430호, 10,742,070호 및 미국 특허 공개 번호 2020-0262660-A1호에 설명되어 있으며, 이들은 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합된다. In any of the above exemplary embodiments, the drive unit may be configured to move the drive unit in a translational manner as shown by arrow 1902 as schematically illustrated in FIGS. 19A-19B . It can be placed on the traverser unit (traverser unit 1900). Examples of traverser units or shuttles are described in U.S. Patent Nos. 10,424,498, 10,569,430, 10,742,070 and U.S. Patent Publication No. 2020-0262660-A1, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

위의 예시적인 실시예들에서, 로봇 아암들의 팔꿈치(들)에 있는 회전 조인트는 동축 방식으로 배치된다. 그러나, 회전 조인트들의 회전축들은 서로로부터 오프셋될 수 있다. 대안으로서, 동축 및 오프셋 배치의 임의의 조합이 사용될 수 있다. In the above exemplary embodiments, the rotational joint at the elbow(s) of the robot arms is arranged in a coaxial fashion. However, the axes of rotation of the rotary joints may be offset from each other. Alternatively, any combination of coaxial and offset arrangements may be used.

위의 예시적인 실시예들에서, 몇몇의 엔드 이펙터들은 대응되는 포어아암들 위에 장착되고 다른 엔드 이펙터들은 대응되는 포어아암들 아래에 장착된다. 그러나, 엔드 이펙터들은 임의의 적합한 방식으로 대응되는 포어아암들 위와 아래에 배치될 수 있다. In the above example embodiments, some end effectors are mounted above corresponding forearms and other end effectors are mounted below corresponding forearms. However, end effectors may be disposed above and below corresponding forearms in any suitable manner.

위의 예시적인 실시예들의 단순화된 다이어그램들에서 베어링 배열은 단지 설명을 위한 것이며, 주로 로봇의 개별 구성요소들이 서로에 대해 어떻게 구속될 수 있는지에 대한 예들을 제공하기 위한 것임에 유의해야 한다. 임의의 적합한 베어링 위치들과 베어링 유형들이 사용될 수 있다. It should be noted that the bearing arrangements in the simplified diagrams of the exemplary embodiments above are for illustrative purposes only, and are primarily intended to provide examples of how the individual components of the robot may be constrained relative to one another. Any suitable bearing locations and bearing types may be used.

전술한 설명은 단지 예시적인 것임을 이해해야 한다. 다양한 대안들과 수정들이 당업자에 의해 고안될 수 있다. 예를 들어, 다양한 종속항들에 기재된 특징들은 임의의 적합한 조합(들)으로 서로 조합될 수 있다. 또한, 상술한 상이한 실시예들의 특징들은 새로운 실시예로 선택적으로 조합될 수 있다. 따라서, 설명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 이러한 모든 대안들, 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.It should be understood that the foregoing description is exemplary only. Various alternatives and modifications can be devised by those skilled in the art. For example, the features recited in the various dependent claims may be combined with one another in any suitable combination(s). Also, features of the different embodiments described above may be selectively combined into a new embodiment. Accordingly, the description is intended to embrace all such alternatives, modifications and variations falling within the scope of the appended claims.

Claims

An apparatus comprising a drive unit and an arm assembly coupled to the drive unit, comprising:
The arm assembly is:
an upper arm connected to the first drive shaft of the drive unit;
a first set of forarms coupled to a first end of the upper arm;
a second set of forearms connected to the second end of the upper arm and having a different number of forearms than the first set; and
and respective end effectors connected to the forearms.

According to claim 1,
wherein the drive unit includes a first motor for rotating the first drive shaft and the arm assembly includes motors for rotating the forearms.

According to claim 1,
wherein the drive unit comprises a first motor for rotating the first drive shaft and additional motors for rotating the forearms, the drive unit comprising coaxial drive shafts comprising the first drive shaft. .

According to claim 1,
wherein the upper arm comprises a general V-shape or U-shape with the center of the upper arm connected to the first drive shaft.

According to claim 1,
wherein the first set of forearms includes a first number (N) of forearms and the second set of forearms includes a second number (N−1) of forearms.

According to claim 5,
wherein the first set of forearms has two forearms and the second set of forearms has one forearm.

According to claim 6,
wherein the second set of forarms comprises a bridge structure.

According to claim 1,
wherein the arm assembly includes an odd number of end effectors.

According to claim 8,
The apparatus of claim 1 , wherein the arm assembly includes only three end effectors.

According to claim 9,
wherein the end effectors are dual end effectors having substrate support areas spaced side by side.

According to claim 1,
wherein at least one of the end effectors is a dual end effector having substrate support areas spaced side by side, and wherein at least one of the forearms is connected to the dual end effector at a location off center of the dual end effector.

According to claim 1,
A first one of the end effectors connected to the second set of forearms is in a first horizontal plane between second and third horizontal planes of two of the end effectors connected to the first set of forearms. located device.

connecting the first set of forearms to the first end of the upper arm;
connecting a second set of forearms to an opposite second end of the upper arm, the first set of forearms having a different number of forearms than the second set of forearms;
Connecting individual end effectors to the forearms, wherein the end effectors are an odd number;
The second set of forearms are configured such that a first end effector on the second set of forearms moves between second and third end effectors of the first set of forearms, the first end effector a first forearm comprising a bridge structure, such that a first forearm is configured to move between the first end effector and a portion of the first forearm.

An apparatus comprising a drive unit and an arm assembly coupled to the drive unit, comprising:
The arm assembly is:
an upper arm connected to the first drive shaft of the drive unit;
a first set of forearms coupled to a first end of the upper arm;
a second set of forearms connected to an opposite second end of the upper arm and having a different number of forearms than the first set, the second set of forearms comprising a bridge structure; forearms; and
Each end effector connected to the forearms; includes,
The first set of forearms includes a first number (N) of forearms, the second set of forearms includes a second number (N-1) of forearms, and the arm assembly comprises an odd number of forearms. A device comprising end effectors.

According to claim 14,
wherein the drive unit includes a first motor for rotating the first drive shaft and the arm assembly includes motors for rotating the forearms.

According to claim 15,
wherein the drive unit comprises a first motor for rotating the first drive shaft and additional motors for rotating the forearms, the drive unit comprising coaxial drive shafts comprising the first drive shaft. .

According to claim 15,
wherein the upper arm comprises a general V-shape or U-shape with the center of the upper arm connected to the first drive shaft.

According to claim 15,
wherein the first set of forearms has two forearms and the second set of forearms has one forearm.

According to claim 15,
The apparatus of claim 1 , wherein the arm assembly includes only three end effectors.

According to claim 15,
wherein at least one of the end effectors is a dual end effector having substrate support areas spaced side by side, and wherein at least one of the forearms is connected to the dual end effector at a location off center of the dual end effector.

According to claim 15,
A first one of the end effectors connected to the second set of forearms is in a first horizontal plane between second and third horizontal planes of two of the end effectors connected to the first set of forearms. located device.

An apparatus comprising a drive unit and an arm assembly coupled to the drive unit, comprising:
The arm assembly is:
an upper arm connected to the first drive shaft of the drive unit;
a first set of forearms coupled to a first end of the upper arm, the first set having at least one forearm;
a second set of forearms coupled to the second end of the upper arm, the second set having at least two forearms; and
at least one respective end effector coupled to each of the forearms.

According to claim 21,
wherein the first set of forearms has at least one less forearm than the second set of forearms.

According to claim 23,
wherein the end effectors comprise an odd number of end effectors.